arch/arm64/net/bpf_jit_comp.c

   1 /*
   2  * BPF JIT compiler for ARM64
   3  *
   4  * Copyright (C) 2014-2016 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/bpf.h>
  22 #include <linux/filter.h>
  23 #include <linux/printk.h>
  24 #include <linux/skbuff.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26
  27 #include <asm/byteorder.h>
  28 #include <asm/cacheflush.h>
  29 #include <asm/debug-monitors.h>
  30 #include <asm/set_memory.h>
  31
  32 #include "bpf_jit.h"
  33
  34 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_JIT_REG + 0)
  35 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_JIT_REG + 1)
  36 #define TCALL_CNT (MAX_BPF_JIT_REG + 2)
  37 #define TMP_REG_3 (MAX_BPF_JIT_REG + 3)
  38
  39 /* Map BPF registers to A64 registers */
  40 static const int bpf2a64[] = {
  41         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  42         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  43         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  44         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  45         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  46         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  47         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  48         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  49         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  50         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  51         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  52         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  53         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  54         /* read-only frame pointer to access stack */
  55         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  56         /* temporary registers for internal BPF JIT */
  57         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
  58         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
  59         [TMP_REG_3] = A64_R(12),
  60         /* tail_call_cnt */
  61         [TCALL_CNT] = A64_R(26),
  62         /* temporary register for blinding constants */
  63         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
  64 };
  65
  66 struct jit_ctx {
  67         const struct bpf_prog *prog;
  68         int idx;
  69         int epilogue_offset;
  70         int *offset;
  71         __le32 *image;
  72         u32 stack_size;
  73 };
  74
  75 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  76 {
  77         if (ctx->image != NULL)
  78                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  79
  80         ctx->idx++;
  81 }
  82
  83 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  84                                     struct jit_ctx *ctx)
  85 {
  86         u64 tmp = val;
  87         int shift = 0;
  88
  89         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  90         tmp >>= 16;
  91         shift += 16;
  92         while (tmp) {
  93                 if (tmp & 0xffff)
  94                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  95                 tmp >>= 16;
  96                 shift += 16;
  97         }
  98 }
  99
 100 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
 101                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
 102 {
 103         u16 hi = val >> 16;
 104         u16 lo = val & 0xffff;
 105
 106         if (hi & 0x8000) {
 107                 if (hi == 0xffff) {
 108                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 109                 } else {
 110                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 111                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 112                 }
 113         } else {
 114                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 115                 if (hi)
 116                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 117         }
 118 }
 119
 120 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 121                                  const struct jit_ctx *ctx)
 122 {
 123         int to = ctx->offset[bpf_to];
 124         /* -1 to account for the Branch instruction */
 125         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 126
 127         return to - from;
 128 }
 129
 130 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 131 {
 132         __le32 *ptr;
 133         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 134         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 135                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 136 }
 137
 138 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 139 {
 140         int to = ctx->epilogue_offset;
 141         int from = ctx->idx;
 142
 143         return to - from;
 144 }
 145
 146 /* Stack must be multiples of 16B */
 147 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 148
 149 /* Tail call offset to jump into */
 150 #define PROLOGUE_OFFSET 7
 151
 152 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 153 {
 154         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 155         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 156         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 157         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 158         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 159         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 160         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 161         const int idx0 = ctx->idx;
 162         int cur_offset;
 163
 164         /*
 165          * BPF prog stack layout
 166          *
 167          *                         high
 168          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 169          *                        |FP/LR|
 170          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 171          *                        | ... | callee saved registers
 172          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
 173          *                        |     |
 174          *                        | ... | BPF prog stack
 175          *                        |     |
 176          *                        +-----+ <= (BPF_FP - prog->aux->stack_depth)
 177          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 178          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - ctx->stack_size)
 179          *                        |     |
 180          *                        | ... | Function call stack
 181          *                        |     |
 182          *                        +-----+
 183          *                          low
 184          *
 185          */
 186
 187         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 188         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 189         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 190
 191         /* Save callee-saved registers */
 192         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 193         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 194         emit(A64_PUSH(fp, tcc, A64_SP), ctx);
 195
 196         /* Set up BPF prog stack base register */
 197         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 198
 199         /* Initialize tail_call_cnt */
 200         emit(A64_MOVZ(1, tcc, 0, 0), ctx);
 201
 202         cur_offset = ctx->idx - idx0;
 203         if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
 204                 pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
 205                             cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
 206                 return -1;
 207         }
 208
 209         /* 4 byte extra for skb_copy_bits buffer */
 210         ctx->stack_size = prog->aux->stack_depth + 4;
 211         ctx->stack_size = STACK_ALIGN(ctx->stack_size);
 212
 213         /* Set up function call stack */
 214         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 215         return 0;
 216 }
 217
 218 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
 219 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
 220 {
 221         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
 222         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
 223         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
 224
 225         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 226         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
 227         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 228         const int idx0 = ctx->idx;
 229 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
 230 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
 231         size_t off;
 232
 233         /* if (index >= array->map.max_entries)
 234          *     goto out;
 235          */
 236         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
 237         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 238         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
 239         emit(A64_MOV(0, r3, r3), ctx);
 240         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
 241         emit(A64_B_(A64_COND_CS, jmp_offset), ctx);
 242
 243         /* if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 244          *     goto out;
 245          * tail_call_cnt++;
 246          */
 247         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
 248         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
 249         emit(A64_B_(A64_COND_HI, jmp_offset), ctx);
 250         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
 251
 252         /* prog = array->ptrs[index];
 253          * if (prog == NULL)
 254          *     goto out;
 255          */
 256         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
 257         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 258         emit(A64_ADD(1, tmp, r2, tmp), ctx);
 259         emit(A64_LSL(1, prg, r3, 3), ctx);
 260         emit(A64_LDR64(prg, tmp, prg), ctx);
 261         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
 262
 263         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_offset); */
 264         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
 265         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 266         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
 267         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
 268         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 269         emit(A64_BR(tmp), ctx);
 270
 271         /* out: */
 272         if (out_offset == -1)
 273                 out_offset = cur_offset;
 274         if (cur_offset != out_offset) {
 275                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
 276                             cur_offset, out_offset);
 277                 return -1;
 278         }
 279         return 0;
 280 #undef cur_offset
 281 #undef jmp_offset
 282 }
 283
 284 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 285 {
 286         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 287         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 288         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 289         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 290         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 291         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 292
 293         /* We're done with BPF stack */
 294         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 295
 296         /* Restore fs (x25) and x26 */
 297         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 298
 299         /* Restore callee-saved register */
 300         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 301         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 302
 303         /* Restore FP/LR registers */
 304         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 305
 306         /* Set return value */
 307         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 308
 309         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 310 }
 311
 312 /* JITs an eBPF instruction.
 313  * Returns:
 314  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 315  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 316  * <0 - failed to JIT.
 317  */
 318 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 319 {
 320         const u8 code = insn->code;
 321         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 322         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 323         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 324         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 325         const u8 tmp3 = bpf2a64[TMP_REG_3];
 326         const s16 off = insn->off;
 327         const s32 imm = insn->imm;
 328         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 329         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 330         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
 331         u8 jmp_cond, reg;
 332         s32 jmp_offset;
 333
 334 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 335         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 336             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 337                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 338                         i, imm, imm);                           \
 339                 return -EINVAL;                                 \
 340         }                                                       \
 341 } while (0)
 342 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 343 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 344
 345         switch (code) {
 346         /* dst = src */
 347         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 348         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 349                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 350                 break;
 351         /* dst = dst OP src */
 352         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 353         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 354                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 355                 break;
 356         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 357         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 358                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 359                 break;
 360         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 361         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 362                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 363                 break;
 364         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 365         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 366                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 367                 break;
 368         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 369         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 370                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 371                 break;
 372         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 373         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 374                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 375                 break;
 376         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 377         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 378         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 379         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 380         {
 381                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 382
 383                 /* if (src == 0) return 0 */
 384                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 385                 check_imm19(jmp_offset);
 386                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 387                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 388                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 389                 check_imm26(jmp_offset);
 390                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 391                 /* else */
 392                 switch (BPF_OP(code)) {
 393                 case BPF_DIV:
 394                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 395                         break;
 396                 case BPF_MOD:
 397                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 398                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 399                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 400                         break;
 401                 }
 402                 break;
 403         }
 404         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 405         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 406                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 407                 break;
 408         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 409         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 410                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 411                 break;
 412         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 413         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 414                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 415                 break;
 416         /* dst = -dst */
 417         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 418         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 419                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 420                 break;
 421         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 422         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 423         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 424 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 425                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 426                         goto emit_bswap_uxt;
 427 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 428                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 429                         goto emit_bswap_uxt;
 430 #endif
 431                 switch (imm) {
 432                 case 16:
 433                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 434                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 435                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 436                         break;
 437                 case 32:
 438                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 439                         /* upper 32 bits already cleared */
 440                         break;
 441                 case 64:
 442                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 443                         break;
 444                 }
 445                 break;
 446 emit_bswap_uxt:
 447                 switch (imm) {
 448                 case 16:
 449                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 450                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 451                         break;
 452                 case 32:
 453                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 454                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 455                         break;
 456                 case 64:
 457                         /* nop */
 458                         break;
 459                 }
 460                 break;
 461         /* dst = imm */
 462         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 463         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 464                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 465                 break;
 466         /* dst = dst OP imm */
 467         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 468         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 469                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 470                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 471                 break;
 472         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 473         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 474                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 475                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 476                 break;
 477         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 478         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 479                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 480                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 481                 break;
 482         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 483         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 484                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 485                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 486                 break;
 487         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 488         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 489                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 490                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 491                 break;
 492         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 493         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 494                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 495                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 496                 break;
 497         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 498         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 499                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 500                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 501                 break;
 502         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 503         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 504                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 505                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 506                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 507                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 508                 break;
 509         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 510         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 511                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 512                 break;
 513         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 514         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 515                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 516                 break;
 517         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 518         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 519                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 520                 break;
 521
 522         /* JUMP off */
 523         case BPF_JMP | BPF_JA:
 524                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 525                 check_imm26(jmp_offset);
 526                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 527                 break;
 528         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 529         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 530         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 531         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_X:
 532         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 533         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_X:
 534         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 535         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 536         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_X:
 537         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 538         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_X:
 539                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 540 emit_cond_jmp:
 541                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 542                 check_imm19(jmp_offset);
 543                 switch (BPF_OP(code)) {
 544                 case BPF_JEQ:
 545                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 546                         break;
 547                 case BPF_JGT:
 548                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 549                         break;
 550                 case BPF_JLT:
 551                         jmp_cond = A64_COND_CC;
 552                         break;
 553                 case BPF_JGE:
 554                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 555                         break;
 556                 case BPF_JLE:
 557                         jmp_cond = A64_COND_LS;
 558                         break;
 559                 case BPF_JSET:
 560                 case BPF_JNE:
 561                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 562                         break;
 563                 case BPF_JSGT:
 564                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 565                         break;
 566                 case BPF_JSLT:
 567                         jmp_cond = A64_COND_LT;
 568                         break;
 569                 case BPF_JSGE:
 570                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 571                         break;
 572                 case BPF_JSLE:
 573                         jmp_cond = A64_COND_LE;
 574                         break;
 575                 default:
 576                         return -EFAULT;
 577                 }
 578                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 579                 break;
 580         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 581                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 582                 goto emit_cond_jmp;
 583         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 584         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 585         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 586         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_K:
 587         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 588         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_K:
 589         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 590         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 591         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_K:
 592         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 593         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_K:
 594                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 595                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 596                 goto emit_cond_jmp;
 597         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 598                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 599                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 600                 goto emit_cond_jmp;
 601         /* function call */
 602         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 603         {
 604                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 605                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 606
 607                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 608                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 609                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 610                 break;
 611         }
 612         /* tail call */
 613         case BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL:
 614                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
 615                         return -EFAULT;
 616                 break;
 617         /* function return */
 618         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 619                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 620                    simply fallthrough to epilogue. */
 621                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 622                         break;
 623                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 624                 check_imm26(jmp_offset);
 625                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 626                 break;
 627
 628         /* dst = imm64 */
 629         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 630         {
 631                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 632                 u64 imm64;
 633
 634                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 635                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 636
 637                 return 1;
 638         }
 639
 640         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 641         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 642         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 643         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 644         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 645                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 646                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 647                 case BPF_W:
 648                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 649                         break;
 650                 case BPF_H:
 651                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 652                         break;
 653                 case BPF_B:
 654                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 655                         break;
 656                 case BPF_DW:
 657                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 658                         break;
 659                 }
 660                 break;
 661
 662         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 663         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 664         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 665         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 666         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 667                 /* Load imm to a register then store it */
 668                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 669                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 670                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 671                 case BPF_W:
 672                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 673                         break;
 674                 case BPF_H:
 675                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 676                         break;
 677                 case BPF_B:
 678                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 679                         break;
 680                 case BPF_DW:
 681                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 682                         break;
 683                 }
 684                 break;
 685
 686         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 687         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 688         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 689         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 690         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 691                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 692                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 693                 case BPF_W:
 694                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 695                         break;
 696                 case BPF_H:
 697                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 698                         break;
 699                 case BPF_B:
 700                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 701                         break;
 702                 case BPF_DW:
 703                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 704                         break;
 705                 }
 706                 break;
 707
 708         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 709         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 710         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 711         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 712                 if (!off) {
 713                         reg = dst;
 714                 } else {
 715                         emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 716                         emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
 717                         reg = tmp;
 718                 }
 719                 if (cpus_have_cap(ARM64_HAS_LSE_ATOMICS)) {
 720                         emit(A64_STADD(isdw, reg, src), ctx);
 721                 } else {
 722                         emit(A64_LDXR(isdw, tmp2, reg), ctx);
 723                         emit(A64_ADD(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
 724                         emit(A64_STXR(isdw, tmp2, reg, tmp3), ctx);
 725                         jmp_offset = -3;
 726                         check_imm19(jmp_offset);
 727                         emit(A64_CBNZ(0, tmp3, jmp_offset), ctx);
 728                 }
 729                 break;
 730
 731         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 732         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 733         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 734         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 735         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 736         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 737         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 738         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 739         {
 740                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 741                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 742                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 743                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 744                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 745                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 746                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 747                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 748                 int size;
 749
 750                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 751                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 752                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 753                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 754                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 755                 case BPF_W:
 756                         size = 4;
 757                         break;
 758                 case BPF_H:
 759                         size = 2;
 760                         break;
 761                 case BPF_B:
 762                         size = 1;
 763                         break;
 764                 default:
 765                         return -EINVAL;
 766                 }
 767                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 768                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, ctx->stack_size), ctx);
 769                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 770                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 771                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 772
 773                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 774                 check_imm19(jmp_offset);
 775                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 776                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 777                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 778                 case BPF_W:
 779                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 780 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 781                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 782 #endif
 783                         break;
 784                 case BPF_H:
 785                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 786 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 787                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 788 #endif
 789                         break;
 790                 case BPF_B:
 791                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 792                         break;
 793                 }
 794                 break;
 795         }
 796         default:
 797                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 798                 return -EINVAL;
 799         }
 800
 801         return 0;
 802 }
 803
 804 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 805 {
 806         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 807         int i;
 808
 809         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 810                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 811                 int ret;
 812
 813                 ret = build_insn(insn, ctx);
 814                 if (ret > 0) {
 815                         i++;
 816                         if (ctx->image == NULL)
 817                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
 818                         continue;
 819                 }
 820                 if (ctx->image == NULL)
 821                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 822                 if (ret)
 823                         return ret;
 824         }
 825
 826         return 0;
 827 }
 828
 829 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 830 {
 831         int i;
 832
 833         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 834                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 835
 836                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 837                         return -1;
 838         }
 839
 840         return 0;
 841 }
 842
 843 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 844 {
 845         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 846 }
 847
 848 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 849 {
 850         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 851         struct bpf_binary_header *header;
 852         bool tmp_blinded = false;
 853         struct jit_ctx ctx;
 854         int image_size;
 855         u8 *image_ptr;
 856
 857         if (!bpf_jit_enable)
 858                 return orig_prog;
 859
 860         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 861         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 862          * we must fall back to the interpreter.
 863          */
 864         if (IS_ERR(tmp))
 865                 return orig_prog;
 866         if (tmp != prog) {
 867                 tmp_blinded = true;
 868                 prog = tmp;
 869         }
 870
 871         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 872         ctx.prog = prog;
 873
 874         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 875         if (ctx.offset == NULL) {
 876                 prog = orig_prog;
 877                 goto out;
 878         }
 879
 880         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 881
 882         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 883         if (build_body(&ctx)) {
 884                 prog = orig_prog;
 885                 goto out_off;
 886         }
 887
 888         if (build_prologue(&ctx)) {
 889                 prog = orig_prog;
 890                 goto out_off;
 891         }
 892
 893         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 894         build_epilogue(&ctx);
 895
 896         /* Now we know the actual image size. */
 897         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 898         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 899                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 900         if (header == NULL) {
 901                 prog = orig_prog;
 902                 goto out_off;
 903         }
 904
 905         /* 2. Now, the actual pass. */
 906
 907         ctx.image = (__le32 *)image_ptr;
 908         ctx.idx = 0;
 909
 910         build_prologue(&ctx);
 911
 912         if (build_body(&ctx)) {
 913                 bpf_jit_binary_free(header);
 914                 prog = orig_prog;
 915                 goto out_off;
 916         }
 917
 918         build_epilogue(&ctx);
 919
 920         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 921         if (validate_code(&ctx)) {
 922                 bpf_jit_binary_free(header);
 923                 prog = orig_prog;
 924                 goto out_off;
 925         }
 926
 927         /* And we're done. */
 928         if (bpf_jit_enable > 1)
 929                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 930
 931         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 932
 933         bpf_jit_binary_lock_ro(header);
 934         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 935         prog->jited = 1;
 936         prog->jited_len = image_size;
 937
 938 out_off:
 939         kfree(ctx.offset);
 940 out:
 941         if (tmp_blinded)
 942                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 943                                            tmp : orig_prog);
 944         return prog;
 945 }