arch/arm64/net/bpf_jit_comp.c

   1 /*
   2  * BPF JIT compiler for ARM64
   3  *
   4  * Copyright (C) 2014-2015 Zi Shen Lim <zlim.lnx@gmail.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  */
  18
  19 #define pr_fmt(fmt) "bpf_jit: " fmt
  20
  21 #include <linux/filter.h>
  22 #include <linux/printk.h>
  23 #include <linux/skbuff.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25
  26 #include <asm/byteorder.h>
  27 #include <asm/cacheflush.h>
  28 #include <asm/debug-monitors.h>
  29
  30 #include "bpf_jit.h"
  31
  32 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  33
  34 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_REG + 0)
  35 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_REG + 1)
  36
  37 /* Map BPF registers to A64 registers */
  38 static const int bpf2a64[] = {
  39         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  40         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  41         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  42         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  43         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  44         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  45         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  46         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  47         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  48         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  49         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  50         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  51         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  52         /* read-only frame pointer to access stack */
  53         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  54         /* temporary register for internal BPF JIT */
  55         [TMP_REG_1] = A64_R(23),
  56         [TMP_REG_2] = A64_R(24),
  57 };
  58
  59 struct jit_ctx {
  60         const struct bpf_prog *prog;
  61         int idx;
  62         int tmp_used;
  63         int epilogue_offset;
  64         int *offset;
  65         u32 *image;
  66 };
  67
  68 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  69 {
  70         if (ctx->image != NULL)
  71                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  72
  73         ctx->idx++;
  74 }
  75
  76 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  77                                     struct jit_ctx *ctx)
  78 {
  79         u64 tmp = val;
  80         int shift = 0;
  81
  82         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  83         tmp >>= 16;
  84         shift += 16;
  85         while (tmp) {
  86                 if (tmp & 0xffff)
  87                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  88                 tmp >>= 16;
  89                 shift += 16;
  90         }
  91 }
  92
  93 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
  94                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
  95 {
  96         u16 hi = val >> 16;
  97         u16 lo = val & 0xffff;
  98
  99         if (hi & 0x8000) {
 100                 if (hi == 0xffff) {
 101                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 102                 } else {
 103                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 104                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 105                 }
 106         } else {
 107                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 108                 if (hi)
 109                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 110         }
 111 }
 112
 113 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 114                                  const struct jit_ctx *ctx)
 115 {
 116         int to = ctx->offset[bpf_to];
 117         /* -1 to account for the Branch instruction */
 118         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 119
 120         return to - from;
 121 }
 122
 123 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 124 {
 125         u32 *ptr;
 126         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 127         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 128                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 129 }
 130
 131 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 132 {
 133         int to = ctx->epilogue_offset;
 134         int from = ctx->idx;
 135
 136         return to - from;
 137 }
 138
 139 /* Stack must be multiples of 16B */
 140 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 141
 142 static void build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 143 {
 144         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 145         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 146         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 147         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 148         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 149         const u8 ra = bpf2a64[BPF_REG_A];
 150         const u8 rx = bpf2a64[BPF_REG_X];
 151         const u8 tmp1 = bpf2a64[TMP_REG_1];
 152         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 153         int stack_size = MAX_BPF_STACK;
 154
 155         stack_size += 4; /* extra for skb_copy_bits buffer */
 156         stack_size = STACK_ALIGN(stack_size);
 157
 158         /*
 159          * BPF prog stack layout
 160          *
 161          *                         high
 162          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 163          *                        |FP/LR|
 164          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 165          *                        | ... | callee saved registers
 166          *                        +-----+
 167          *                        |     | x25/x26
 168          * BPF fp register => -80:+-----+
 169          *                        |     |
 170          *                        | ... | BPF prog stack
 171          *                        |     |
 172          *                        |     |
 173          * current A64_SP =>      +-----+
 174          *                        |     |
 175          *                        | ... | Function call stack
 176          *                        |     |
 177          *                        +-----+
 178          *                          low
 179          *
 180          */
 181
 182         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 183         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 184         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 185
 186         /* Save callee-saved register */
 187         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 188         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 189         if (ctx->tmp_used)
 190                 emit(A64_PUSH(tmp1, tmp2, A64_SP), ctx);
 191
 192         /* Save fp (x25) and x26. SP requires 16 bytes alignment */
 193         emit(A64_PUSH(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 194
 195         /* Set up BPF prog stack base register (x25) */
 196         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 197
 198         /* Set up function call stack */
 199         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, stack_size), ctx);
 200
 201         /* Clear registers A and X */
 202         emit_a64_mov_i64(ra, 0, ctx);
 203         emit_a64_mov_i64(rx, 0, ctx);
 204 }
 205
 206 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 207 {
 208         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 209         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 210         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 211         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 212         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 213         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 214         const u8 tmp1 = bpf2a64[TMP_REG_1];
 215         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 216         int stack_size = MAX_BPF_STACK;
 217
 218         stack_size += 4; /* extra for skb_copy_bits buffer */
 219         stack_size = STACK_ALIGN(stack_size);
 220
 221         /* We're done with BPF stack */
 222         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, stack_size), ctx);
 223
 224         /* Restore fs (x25) and x26 */
 225         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 226
 227         /* Restore callee-saved register */
 228         if (ctx->tmp_used)
 229                 emit(A64_POP(tmp1, tmp2, A64_SP), ctx);
 230         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 231         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 232
 233         /* Restore FP/LR registers */
 234         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 235
 236         /* Set return value */
 237         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 238
 239         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 240 }
 241
 242 /* JITs an eBPF instruction.
 243  * Returns:
 244  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 245  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 246  * <0 - failed to JIT.
 247  */
 248 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 249 {
 250         const u8 code = insn->code;
 251         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 252         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 253         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 254         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 255         const s16 off = insn->off;
 256         const s32 imm = insn->imm;
 257         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 258         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 259         u8 jmp_cond;
 260         s32 jmp_offset;
 261
 262 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 263         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 264             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 265                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 266                         i, imm, imm);                           \
 267                 return -EINVAL;                                 \
 268         }                                                       \
 269 } while (0)
 270 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 271 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 272
 273         switch (code) {
 274         /* dst = src */
 275         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 276         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 277                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 278                 break;
 279         /* dst = dst OP src */
 280         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 281         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 282                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 283                 break;
 284         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 285         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 286                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 287                 break;
 288         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 289         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 290                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 291                 break;
 292         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 293         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 294                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 295                 break;
 296         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 297         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 298                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 299                 break;
 300         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 301         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 302                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 303                 break;
 304         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 305         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 306         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 307         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 308         {
 309                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 310
 311                 /* if (src == 0) return 0 */
 312                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 313                 check_imm19(jmp_offset);
 314                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 315                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 316                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 317                 check_imm26(jmp_offset);
 318                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 319                 /* else */
 320                 switch (BPF_OP(code)) {
 321                 case BPF_DIV:
 322                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 323                         break;
 324                 case BPF_MOD:
 325                         ctx->tmp_used = 1;
 326                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 327                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 328                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 329                         break;
 330                 }
 331                 break;
 332         }
 333         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 334         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 335                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 336                 break;
 337         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 338         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 339                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 340                 break;
 341         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 342         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 343                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 344                 break;
 345         /* dst = -dst */
 346         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 347         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 348                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 349                 break;
 350         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 351         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 352         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 353 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 354                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 355                         goto emit_bswap_uxt;
 356 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 357                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 358                         goto emit_bswap_uxt;
 359 #endif
 360                 switch (imm) {
 361                 case 16:
 362                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 363                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 364                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 365                         break;
 366                 case 32:
 367                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 368                         /* upper 32 bits already cleared */
 369                         break;
 370                 case 64:
 371                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 372                         break;
 373                 }
 374                 break;
 375 emit_bswap_uxt:
 376                 switch (imm) {
 377                 case 16:
 378                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 379                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 380                         break;
 381                 case 32:
 382                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 383                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 384                         break;
 385                 case 64:
 386                         /* nop */
 387                         break;
 388                 }
 389                 break;
 390         /* dst = imm */
 391         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 392         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 393                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 394                 break;
 395         /* dst = dst OP imm */
 396         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 397         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 398                 ctx->tmp_used = 1;
 399                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 400                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 401                 break;
 402         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 403         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 404                 ctx->tmp_used = 1;
 405                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 406                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 407                 break;
 408         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 409         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 410                 ctx->tmp_used = 1;
 411                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 412                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 413                 break;
 414         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 415         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 416                 ctx->tmp_used = 1;
 417                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 418                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 419                 break;
 420         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 421         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 422                 ctx->tmp_used = 1;
 423                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 424                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 425                 break;
 426         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 427         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 428                 ctx->tmp_used = 1;
 429                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 430                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 431                 break;
 432         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 433         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 434                 ctx->tmp_used = 1;
 435                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 436                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 437                 break;
 438         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 439         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 440                 ctx->tmp_used = 1;
 441                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 442                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 443                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 444                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 445                 break;
 446         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 447         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 448                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 449                 break;
 450         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 451         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 452                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 453                 break;
 454         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 455         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 456                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 457                 break;
 458
 459         /* JUMP off */
 460         case BPF_JMP | BPF_JA:
 461                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 462                 check_imm26(jmp_offset);
 463                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 464                 break;
 465         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 466         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 467         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 468         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 469         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 470         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 471         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 472                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 473 emit_cond_jmp:
 474                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 475                 check_imm19(jmp_offset);
 476                 switch (BPF_OP(code)) {
 477                 case BPF_JEQ:
 478                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 479                         break;
 480                 case BPF_JGT:
 481                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 482                         break;
 483                 case BPF_JGE:
 484                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 485                         break;
 486                 case BPF_JNE:
 487                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 488                         break;
 489                 case BPF_JSGT:
 490                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 491                         break;
 492                 case BPF_JSGE:
 493                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 494                         break;
 495                 default:
 496                         return -EFAULT;
 497                 }
 498                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 499                 break;
 500         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 501                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 502                 goto emit_cond_jmp;
 503         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 504         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 505         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 506         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 507         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 508         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 509         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 510                 ctx->tmp_used = 1;
 511                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 512                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 513                 goto emit_cond_jmp;
 514         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 515                 ctx->tmp_used = 1;
 516                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 517                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 518                 goto emit_cond_jmp;
 519         /* function call */
 520         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 521         {
 522                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 523                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 524
 525                 ctx->tmp_used = 1;
 526                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 527                 emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 528                 emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 529                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 530                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 531                 emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 532                 break;
 533         }
 534         /* function return */
 535         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 536                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 537                    simply fallthrough to epilogue. */
 538                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 539                         break;
 540                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 541                 check_imm26(jmp_offset);
 542                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 543                 break;
 544
 545         /* dst = imm64 */
 546         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 547         {
 548                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 549                 u64 imm64;
 550
 551                 if (insn1.code != 0 || insn1.src_reg != 0 ||
 552                     insn1.dst_reg != 0 || insn1.off != 0) {
 553                         /* Note: verifier in BPF core must catch invalid
 554                          * instructions.
 555                          */
 556                         pr_err_once("Invalid BPF_LD_IMM64 instruction\n");
 557                         return -EINVAL;
 558                 }
 559
 560                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 561                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 562
 563                 return 1;
 564         }
 565
 566         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 567         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 568         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 569         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 570         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 571                 ctx->tmp_used = 1;
 572                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 573                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 574                 case BPF_W:
 575                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 576                         break;
 577                 case BPF_H:
 578                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 579                         break;
 580                 case BPF_B:
 581                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 582                         break;
 583                 case BPF_DW:
 584                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 585                         break;
 586                 }
 587                 break;
 588
 589         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 590         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 591         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 592         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 593         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 594                 goto notyet;
 595
 596         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 597         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 598         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 599         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 600         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 601                 ctx->tmp_used = 1;
 602                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 603                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 604                 case BPF_W:
 605                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 606                         break;
 607                 case BPF_H:
 608                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 609                         break;
 610                 case BPF_B:
 611                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 612                         break;
 613                 case BPF_DW:
 614                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 615                         break;
 616                 }
 617                 break;
 618         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 619         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 620         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 621         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 622                 goto notyet;
 623
 624         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 625         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 626         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 627         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 628         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 629         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 630         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 631         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 632         {
 633                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 634                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 635                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 636                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 637                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 638                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 639                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 640                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 641                 int size;
 642
 643                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 644                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 645                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 646                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 647                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 648                 case BPF_W:
 649                         size = 4;
 650                         break;
 651                 case BPF_H:
 652                         size = 2;
 653                         break;
 654                 case BPF_B:
 655                         size = 1;
 656                         break;
 657                 default:
 658                         return -EINVAL;
 659                 }
 660                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 661                 emit(A64_ADD_I(1, r4, fp, MAX_BPF_STACK), ctx);
 662                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 663                 emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 664                 emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 665                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 666                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 667                 emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 668
 669                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 670                 check_imm19(jmp_offset);
 671                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 672                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 673                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 674                 case BPF_W:
 675                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 676 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 677                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 678 #endif
 679                         break;
 680                 case BPF_H:
 681                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 682 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 683                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 684 #endif
 685                         break;
 686                 case BPF_B:
 687                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 688                         break;
 689                 }
 690                 break;
 691         }
 692 notyet:
 693                 pr_info_once("*** NOT YET: opcode %02x ***\n", code);
 694                 return -EFAULT;
 695
 696         default:
 697                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 698                 return -EINVAL;
 699         }
 700
 701         return 0;
 702 }
 703
 704 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 705 {
 706         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 707         int i;
 708
 709         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 710                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 711                 int ret;
 712
 713                 ret = build_insn(insn, ctx);
 714
 715                 if (ctx->image == NULL)
 716                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 717
 718                 if (ret > 0) {
 719                         i++;
 720                         continue;
 721                 }
 722                 if (ret)
 723                         return ret;
 724         }
 725
 726         return 0;
 727 }
 728
 729 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 730 {
 731         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 732 }
 733
 734 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 735 {
 736         /* Nothing to do here. We support Internal BPF. */
 737 }
 738
 739 void bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 740 {
 741         struct bpf_binary_header *header;
 742         struct jit_ctx ctx;
 743         int image_size;
 744         u8 *image_ptr;
 745
 746         if (!bpf_jit_enable)
 747                 return;
 748
 749         if (!prog || !prog->len)
 750                 return;
 751
 752         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 753         ctx.prog = prog;
 754
 755         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 756         if (ctx.offset == NULL)
 757                 return;
 758
 759         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 760
 761         /* Fake pass to fill in ctx->offset and ctx->tmp_used. */
 762         if (build_body(&ctx))
 763                 goto out;
 764
 765         build_prologue(&ctx);
 766
 767         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 768         build_epilogue(&ctx);
 769
 770         /* Now we know the actual image size. */
 771         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 772         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 773                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 774         if (header == NULL)
 775                 goto out;
 776
 777         /* 2. Now, the actual pass. */
 778
 779         ctx.image = (u32 *)image_ptr;
 780         ctx.idx = 0;
 781
 782         build_prologue(&ctx);
 783
 784         if (build_body(&ctx)) {
 785                 bpf_jit_binary_free(header);
 786                 goto out;
 787         }
 788
 789         build_epilogue(&ctx);
 790
 791         /* And we're done. */
 792         if (bpf_jit_enable > 1)
 793                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 794
 795         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 796
 797         set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
 798         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 799         prog->jited = 1;
 800 out:
 801         kfree(ctx.offset);
 802 }
 803
 804 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *prog)
 805 {
 806         unsigned long addr = (unsigned long)prog->bpf_func & PAGE_MASK;
 807         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
 808
 809         if (!prog->jited)
 810                 goto free_filter;
 811
 812         set_memory_rw(addr, header->pages);
 813         bpf_jit_binary_free(header);
 814
 815 free_filter:
 816         bpf_prog_unlock_free(prog);
 817 }