Linux 6.7-rc7
[linux-modified.git] / arch / arm64 / net / bpf_jit_comp.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * BPF JIT compiler for ARM64
4  *
5  * Copyright (C) 2014-2016 Zi Shen Lim <zlim.lnx@gmail.com>
6  */
7
8 #define pr_fmt(fmt) "bpf_jit: " fmt
9
10 #include <linux/bitfield.h>
11 #include <linux/bpf.h>
12 #include <linux/filter.h>
13 #include <linux/memory.h>
14 #include <linux/printk.h>
15 #include <linux/slab.h>
16
17 #include <asm/asm-extable.h>
18 #include <asm/byteorder.h>
19 #include <asm/cacheflush.h>
20 #include <asm/debug-monitors.h>
21 #include <asm/insn.h>
22 #include <asm/patching.h>
23 #include <asm/set_memory.h>
24
25 #include "bpf_jit.h"
26
27 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_JIT_REG + 0)
28 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_JIT_REG + 1)
29 #define TCALL_CNT (MAX_BPF_JIT_REG + 2)
30 #define TMP_REG_3 (MAX_BPF_JIT_REG + 3)
31 #define FP_BOTTOM (MAX_BPF_JIT_REG + 4)
32
33 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
34         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
35             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
36                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
37                         i, imm, imm);                           \
38                 return -EINVAL;                                 \
39         }                                                       \
40 } while (0)
41 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
42 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
43
44 /* Map BPF registers to A64 registers */
45 static const int bpf2a64[] = {
46         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
47         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
48         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
49         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
50         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
51         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
52         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
53         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
54         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
55         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
56         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
57         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
58         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
59         /* read-only frame pointer to access stack */
60         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
61         /* temporary registers for BPF JIT */
62         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
63         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
64         [TMP_REG_3] = A64_R(12),
65         /* tail_call_cnt */
66         [TCALL_CNT] = A64_R(26),
67         /* temporary register for blinding constants */
68         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
69         [FP_BOTTOM] = A64_R(27),
70 };
71
72 struct jit_ctx {
73         const struct bpf_prog *prog;
74         int idx;
75         int epilogue_offset;
76         int *offset;
77         int exentry_idx;
78         __le32 *image;
79         u32 stack_size;
80         int fpb_offset;
81 };
82
83 struct bpf_plt {
84         u32 insn_ldr; /* load target */
85         u32 insn_br;  /* branch to target */
86         u64 target;   /* target value */
87 };
88
89 #define PLT_TARGET_SIZE   sizeof_field(struct bpf_plt, target)
90 #define PLT_TARGET_OFFSET offsetof(struct bpf_plt, target)
91
92 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
93 {
94         if (ctx->image != NULL)
95                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
96
97         ctx->idx++;
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                         if (lo != 0xffff)
112                                 emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
113                 }
114         } else {
115                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
116                 if (hi)
117                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
118         }
119 }
120
121 static int i64_i16_blocks(const u64 val, bool inverse)
122 {
123         return (((val >>  0) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000)) +
124                (((val >> 16) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000)) +
125                (((val >> 32) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000)) +
126                (((val >> 48) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000));
127 }
128
129 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
130                                     struct jit_ctx *ctx)
131 {
132         u64 nrm_tmp = val, rev_tmp = ~val;
133         bool inverse;
134         int shift;
135
136         if (!(nrm_tmp >> 32))
137                 return emit_a64_mov_i(0, reg, (u32)val, ctx);
138
139         inverse = i64_i16_blocks(nrm_tmp, true) < i64_i16_blocks(nrm_tmp, false);
140         shift = max(round_down((inverse ? (fls64(rev_tmp) - 1) :
141                                           (fls64(nrm_tmp) - 1)), 16), 0);
142         if (inverse)
143                 emit(A64_MOVN(1, reg, (rev_tmp >> shift) & 0xffff, shift), ctx);
144         else
145                 emit(A64_MOVZ(1, reg, (nrm_tmp >> shift) & 0xffff, shift), ctx);
146         shift -= 16;
147         while (shift >= 0) {
148                 if (((nrm_tmp >> shift) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000))
149                         emit(A64_MOVK(1, reg, (nrm_tmp >> shift) & 0xffff, shift), ctx);
150                 shift -= 16;
151         }
152 }
153
154 static inline void emit_bti(u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
155 {
156         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL))
157                 emit(insn, ctx);
158 }
159
160 /*
161  * Kernel addresses in the vmalloc space use at most 48 bits, and the
162  * remaining bits are guaranteed to be 0x1. So we can compose the address
163  * with a fixed length movn/movk/movk sequence.
164  */
165 static inline void emit_addr_mov_i64(const int reg, const u64 val,
166                                      struct jit_ctx *ctx)
167 {
168         u64 tmp = val;
169         int shift = 0;
170
171         emit(A64_MOVN(1, reg, ~tmp & 0xffff, shift), ctx);
172         while (shift < 32) {
173                 tmp >>= 16;
174                 shift += 16;
175                 emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
176         }
177 }
178
179 static inline void emit_call(u64 target, struct jit_ctx *ctx)
180 {
181         u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
182
183         emit_addr_mov_i64(tmp, target, ctx);
184         emit(A64_BLR(tmp), ctx);
185 }
186
187 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_insn, int off,
188                                  const struct jit_ctx *ctx)
189 {
190         /* BPF JMP offset is relative to the next instruction */
191         bpf_insn++;
192         /*
193          * Whereas arm64 branch instructions encode the offset
194          * from the branch itself, so we must subtract 1 from the
195          * instruction offset.
196          */
197         return ctx->offset[bpf_insn + off] - (ctx->offset[bpf_insn] - 1);
198 }
199
200 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
201 {
202         __le32 *ptr;
203         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
204         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
205                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
206 }
207
208 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
209 {
210         int to = ctx->epilogue_offset;
211         int from = ctx->idx;
212
213         return to - from;
214 }
215
216 static bool is_addsub_imm(u32 imm)
217 {
218         /* Either imm12 or shifted imm12. */
219         return !(imm & ~0xfff) || !(imm & ~0xfff000);
220 }
221
222 /*
223  * There are 3 types of AArch64 LDR/STR (immediate) instruction:
224  * Post-index, Pre-index, Unsigned offset.
225  *
226  * For BPF ldr/str, the "unsigned offset" type is sufficient.
227  *
228  * "Unsigned offset" type LDR(immediate) format:
229  *
230  *    3                   2                   1                   0
231  *  1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
232  * +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
233  * |x x|1 1 1 0 0 1 0 1|         imm12         |    Rn   |    Rt   |
234  * +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
235  * scale
236  *
237  * "Unsigned offset" type STR(immediate) format:
238  *    3                   2                   1                   0
239  *  1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
240  * +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
241  * |x x|1 1 1 0 0 1 0 0|         imm12         |    Rn   |    Rt   |
242  * +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
243  * scale
244  *
245  * The offset is calculated from imm12 and scale in the following way:
246  *
247  * offset = (u64)imm12 << scale
248  */
249 static bool is_lsi_offset(int offset, int scale)
250 {
251         if (offset < 0)
252                 return false;
253
254         if (offset > (0xFFF << scale))
255                 return false;
256
257         if (offset & ((1 << scale) - 1))
258                 return false;
259
260         return true;
261 }
262
263 /* generated prologue:
264  *      bti c // if CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL
265  *      mov x9, lr
266  *      nop  // POKE_OFFSET
267  *      paciasp // if CONFIG_ARM64_PTR_AUTH_KERNEL
268  *      stp x29, lr, [sp, #-16]!
269  *      mov x29, sp
270  *      stp x19, x20, [sp, #-16]!
271  *      stp x21, x22, [sp, #-16]!
272  *      stp x25, x26, [sp, #-16]!
273  *      stp x27, x28, [sp, #-16]!
274  *      mov x25, sp
275  *      mov tcc, #0
276  *      // PROLOGUE_OFFSET
277  */
278
279 #define BTI_INSNS (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL) ? 1 : 0)
280 #define PAC_INSNS (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_PTR_AUTH_KERNEL) ? 1 : 0)
281
282 /* Offset of nop instruction in bpf prog entry to be poked */
283 #define POKE_OFFSET (BTI_INSNS + 1)
284
285 /* Tail call offset to jump into */
286 #define PROLOGUE_OFFSET (BTI_INSNS + 2 + PAC_INSNS + 8)
287
288 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx, bool ebpf_from_cbpf)
289 {
290         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
291         const bool is_main_prog = !bpf_is_subprog(prog);
292         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
293         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
294         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
295         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
296         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
297         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
298         const u8 fpb = bpf2a64[FP_BOTTOM];
299         const int idx0 = ctx->idx;
300         int cur_offset;
301
302         /*
303          * BPF prog stack layout
304          *
305          *                         high
306          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
307          *                        |FP/LR|
308          * current A64_FP =>  -16:+-----+
309          *                        | ... | callee saved registers
310          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
311          *                        |     |
312          *                        | ... | BPF prog stack
313          *                        |     |
314          *                        +-----+ <= (BPF_FP - prog->aux->stack_depth)
315          *                        |RSVD | padding
316          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - ctx->stack_size)
317          *                        |     |
318          *                        | ... | Function call stack
319          *                        |     |
320          *                        +-----+
321          *                          low
322          *
323          */
324
325         /* bpf function may be invoked by 3 instruction types:
326          * 1. bl, attached via freplace to bpf prog via short jump
327          * 2. br, attached via freplace to bpf prog via long jump
328          * 3. blr, working as a function pointer, used by emit_call.
329          * So BTI_JC should used here to support both br and blr.
330          */
331         emit_bti(A64_BTI_JC, ctx);
332
333         emit(A64_MOV(1, A64_R(9), A64_LR), ctx);
334         emit(A64_NOP, ctx);
335
336         /* Sign lr */
337         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_PTR_AUTH_KERNEL))
338                 emit(A64_PACIASP, ctx);
339
340         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
341         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
342         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
343
344         /* Save callee-saved registers */
345         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
346         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
347         emit(A64_PUSH(fp, tcc, A64_SP), ctx);
348         emit(A64_PUSH(fpb, A64_R(28), A64_SP), ctx);
349
350         /* Set up BPF prog stack base register */
351         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
352
353         if (!ebpf_from_cbpf && is_main_prog) {
354                 /* Initialize tail_call_cnt */
355                 emit(A64_MOVZ(1, tcc, 0, 0), ctx);
356
357                 cur_offset = ctx->idx - idx0;
358                 if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
359                         pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
360                                     cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
361                         return -1;
362                 }
363
364                 /* BTI landing pad for the tail call, done with a BR */
365                 emit_bti(A64_BTI_J, ctx);
366         }
367
368         emit(A64_SUB_I(1, fpb, fp, ctx->fpb_offset), ctx);
369
370         /* Stack must be multiples of 16B */
371         ctx->stack_size = round_up(prog->aux->stack_depth, 16);
372
373         /* Set up function call stack */
374         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
375         return 0;
376 }
377
378 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
379 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
380 {
381         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
382         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
383         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
384
385         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
386         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
387         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
388         const int idx0 = ctx->idx;
389 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
390 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
391         size_t off;
392
393         /* if (index >= array->map.max_entries)
394          *     goto out;
395          */
396         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
397         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
398         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
399         emit(A64_MOV(0, r3, r3), ctx);
400         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
401         emit(A64_B_(A64_COND_CS, jmp_offset), ctx);
402
403         /*
404          * if (tail_call_cnt >= MAX_TAIL_CALL_CNT)
405          *     goto out;
406          * tail_call_cnt++;
407          */
408         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
409         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
410         emit(A64_B_(A64_COND_CS, jmp_offset), ctx);
411         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
412
413         /* prog = array->ptrs[index];
414          * if (prog == NULL)
415          *     goto out;
416          */
417         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
418         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
419         emit(A64_ADD(1, tmp, r2, tmp), ctx);
420         emit(A64_LSL(1, prg, r3, 3), ctx);
421         emit(A64_LDR64(prg, tmp, prg), ctx);
422         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
423
424         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_offset); */
425         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
426         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
427         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
428         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
429         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
430         emit(A64_BR(tmp), ctx);
431
432         /* out: */
433         if (out_offset == -1)
434                 out_offset = cur_offset;
435         if (cur_offset != out_offset) {
436                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
437                             cur_offset, out_offset);
438                 return -1;
439         }
440         return 0;
441 #undef cur_offset
442 #undef jmp_offset
443 }
444
445 #ifdef CONFIG_ARM64_LSE_ATOMICS
446 static int emit_lse_atomic(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
447 {
448         const u8 code = insn->code;
449         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
450         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
451         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
452         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
453         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
454         const s16 off = insn->off;
455         u8 reg;
456
457         if (!off) {
458                 reg = dst;
459         } else {
460                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
461                 emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
462                 reg = tmp;
463         }
464
465         switch (insn->imm) {
466         /* lock *(u32/u64 *)(dst_reg + off) <op>= src_reg */
467         case BPF_ADD:
468                 emit(A64_STADD(isdw, reg, src), ctx);
469                 break;
470         case BPF_AND:
471                 emit(A64_MVN(isdw, tmp2, src), ctx);
472                 emit(A64_STCLR(isdw, reg, tmp2), ctx);
473                 break;
474         case BPF_OR:
475                 emit(A64_STSET(isdw, reg, src), ctx);
476                 break;
477         case BPF_XOR:
478                 emit(A64_STEOR(isdw, reg, src), ctx);
479                 break;
480         /* src_reg = atomic_fetch_<op>(dst_reg + off, src_reg) */
481         case BPF_ADD | BPF_FETCH:
482                 emit(A64_LDADDAL(isdw, src, reg, src), ctx);
483                 break;
484         case BPF_AND | BPF_FETCH:
485                 emit(A64_MVN(isdw, tmp2, src), ctx);
486                 emit(A64_LDCLRAL(isdw, src, reg, tmp2), ctx);
487                 break;
488         case BPF_OR | BPF_FETCH:
489                 emit(A64_LDSETAL(isdw, src, reg, src), ctx);
490                 break;
491         case BPF_XOR | BPF_FETCH:
492                 emit(A64_LDEORAL(isdw, src, reg, src), ctx);
493                 break;
494         /* src_reg = atomic_xchg(dst_reg + off, src_reg); */
495         case BPF_XCHG:
496                 emit(A64_SWPAL(isdw, src, reg, src), ctx);
497                 break;
498         /* r0 = atomic_cmpxchg(dst_reg + off, r0, src_reg); */
499         case BPF_CMPXCHG:
500                 emit(A64_CASAL(isdw, src, reg, bpf2a64[BPF_REG_0]), ctx);
501                 break;
502         default:
503                 pr_err_once("unknown atomic op code %02x\n", insn->imm);
504                 return -EINVAL;
505         }
506
507         return 0;
508 }
509 #else
510 static inline int emit_lse_atomic(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
511 {
512         return -EINVAL;
513 }
514 #endif
515
516 static int emit_ll_sc_atomic(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
517 {
518         const u8 code = insn->code;
519         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
520         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
521         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
522         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
523         const u8 tmp3 = bpf2a64[TMP_REG_3];
524         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
525         const s32 imm = insn->imm;
526         const s16 off = insn->off;
527         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
528         u8 reg;
529         s32 jmp_offset;
530
531         if (!off) {
532                 reg = dst;
533         } else {
534                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
535                 emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
536                 reg = tmp;
537         }
538
539         if (imm == BPF_ADD || imm == BPF_AND ||
540             imm == BPF_OR || imm == BPF_XOR) {
541                 /* lock *(u32/u64 *)(dst_reg + off) <op>= src_reg */
542                 emit(A64_LDXR(isdw, tmp2, reg), ctx);
543                 if (imm == BPF_ADD)
544                         emit(A64_ADD(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
545                 else if (imm == BPF_AND)
546                         emit(A64_AND(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
547                 else if (imm == BPF_OR)
548                         emit(A64_ORR(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
549                 else
550                         emit(A64_EOR(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
551                 emit(A64_STXR(isdw, tmp2, reg, tmp3), ctx);
552                 jmp_offset = -3;
553                 check_imm19(jmp_offset);
554                 emit(A64_CBNZ(0, tmp3, jmp_offset), ctx);
555         } else if (imm == (BPF_ADD | BPF_FETCH) ||
556                    imm == (BPF_AND | BPF_FETCH) ||
557                    imm == (BPF_OR | BPF_FETCH) ||
558                    imm == (BPF_XOR | BPF_FETCH)) {
559                 /* src_reg = atomic_fetch_<op>(dst_reg + off, src_reg) */
560                 const u8 ax = bpf2a64[BPF_REG_AX];
561
562                 emit(A64_MOV(isdw, ax, src), ctx);
563                 emit(A64_LDXR(isdw, src, reg), ctx);
564                 if (imm == (BPF_ADD | BPF_FETCH))
565                         emit(A64_ADD(isdw, tmp2, src, ax), ctx);
566                 else if (imm == (BPF_AND | BPF_FETCH))
567                         emit(A64_AND(isdw, tmp2, src, ax), ctx);
568                 else if (imm == (BPF_OR | BPF_FETCH))
569                         emit(A64_ORR(isdw, tmp2, src, ax), ctx);
570                 else
571                         emit(A64_EOR(isdw, tmp2, src, ax), ctx);
572                 emit(A64_STLXR(isdw, tmp2, reg, tmp3), ctx);
573                 jmp_offset = -3;
574                 check_imm19(jmp_offset);
575                 emit(A64_CBNZ(0, tmp3, jmp_offset), ctx);
576                 emit(A64_DMB_ISH, ctx);
577         } else if (imm == BPF_XCHG) {
578                 /* src_reg = atomic_xchg(dst_reg + off, src_reg); */
579                 emit(A64_MOV(isdw, tmp2, src), ctx);
580                 emit(A64_LDXR(isdw, src, reg), ctx);
581                 emit(A64_STLXR(isdw, tmp2, reg, tmp3), ctx);
582                 jmp_offset = -2;
583                 check_imm19(jmp_offset);
584                 emit(A64_CBNZ(0, tmp3, jmp_offset), ctx);
585                 emit(A64_DMB_ISH, ctx);
586         } else if (imm == BPF_CMPXCHG) {
587                 /* r0 = atomic_cmpxchg(dst_reg + off, r0, src_reg); */
588                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
589
590                 emit(A64_MOV(isdw, tmp2, r0), ctx);
591                 emit(A64_LDXR(isdw, r0, reg), ctx);
592                 emit(A64_EOR(isdw, tmp3, r0, tmp2), ctx);
593                 jmp_offset = 4;
594                 check_imm19(jmp_offset);
595                 emit(A64_CBNZ(isdw, tmp3, jmp_offset), ctx);
596                 emit(A64_STLXR(isdw, src, reg, tmp3), ctx);
597                 jmp_offset = -4;
598                 check_imm19(jmp_offset);
599                 emit(A64_CBNZ(0, tmp3, jmp_offset), ctx);
600                 emit(A64_DMB_ISH, ctx);
601         } else {
602                 pr_err_once("unknown atomic op code %02x\n", imm);
603                 return -EINVAL;
604         }
605
606         return 0;
607 }
608
609 void dummy_tramp(void);
610
611 asm (
612 "       .pushsection .text, \"ax\", @progbits\n"
613 "       .global dummy_tramp\n"
614 "       .type dummy_tramp, %function\n"
615 "dummy_tramp:"
616 #if IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL)
617 "       bti j\n" /* dummy_tramp is called via "br x10" */
618 #endif
619 "       mov x10, x30\n"
620 "       mov x30, x9\n"
621 "       ret x10\n"
622 "       .size dummy_tramp, .-dummy_tramp\n"
623 "       .popsection\n"
624 );
625
626 /* build a plt initialized like this:
627  *
628  * plt:
629  *      ldr tmp, target
630  *      br tmp
631  * target:
632  *      .quad dummy_tramp
633  *
634  * when a long jump trampoline is attached, target is filled with the
635  * trampoline address, and when the trampoline is removed, target is
636  * restored to dummy_tramp address.
637  */
638 static void build_plt(struct jit_ctx *ctx)
639 {
640         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
641         struct bpf_plt *plt = NULL;
642
643         /* make sure target is 64-bit aligned */
644         if ((ctx->idx + PLT_TARGET_OFFSET / AARCH64_INSN_SIZE) % 2)
645                 emit(A64_NOP, ctx);
646
647         plt = (struct bpf_plt *)(ctx->image + ctx->idx);
648         /* plt is called via bl, no BTI needed here */
649         emit(A64_LDR64LIT(tmp, 2 * AARCH64_INSN_SIZE), ctx);
650         emit(A64_BR(tmp), ctx);
651
652         if (ctx->image)
653                 plt->target = (u64)&dummy_tramp;
654 }
655
656 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
657 {
658         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
659         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
660         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
661         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
662         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
663         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
664         const u8 fpb = bpf2a64[FP_BOTTOM];
665
666         /* We're done with BPF stack */
667         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
668
669         /* Restore x27 and x28 */
670         emit(A64_POP(fpb, A64_R(28), A64_SP), ctx);
671         /* Restore fs (x25) and x26 */
672         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
673
674         /* Restore callee-saved register */
675         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
676         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
677
678         /* Restore FP/LR registers */
679         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
680
681         /* Set return value */
682         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
683
684         /* Authenticate lr */
685         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_PTR_AUTH_KERNEL))
686                 emit(A64_AUTIASP, ctx);
687
688         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
689 }
690
691 #define BPF_FIXUP_OFFSET_MASK   GENMASK(26, 0)
692 #define BPF_FIXUP_REG_MASK      GENMASK(31, 27)
693
694 bool ex_handler_bpf(const struct exception_table_entry *ex,
695                     struct pt_regs *regs)
696 {
697         off_t offset = FIELD_GET(BPF_FIXUP_OFFSET_MASK, ex->fixup);
698         int dst_reg = FIELD_GET(BPF_FIXUP_REG_MASK, ex->fixup);
699
700         regs->regs[dst_reg] = 0;
701         regs->pc = (unsigned long)&ex->fixup - offset;
702         return true;
703 }
704
705 /* For accesses to BTF pointers, add an entry to the exception table */
706 static int add_exception_handler(const struct bpf_insn *insn,
707                                  struct jit_ctx *ctx,
708                                  int dst_reg)
709 {
710         off_t offset;
711         unsigned long pc;
712         struct exception_table_entry *ex;
713
714         if (!ctx->image)
715                 /* First pass */
716                 return 0;
717
718         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_PROBE_MEM &&
719                 BPF_MODE(insn->code) != BPF_PROBE_MEMSX)
720                 return 0;
721
722         if (!ctx->prog->aux->extable ||
723             WARN_ON_ONCE(ctx->exentry_idx >= ctx->prog->aux->num_exentries))
724                 return -EINVAL;
725
726         ex = &ctx->prog->aux->extable[ctx->exentry_idx];
727         pc = (unsigned long)&ctx->image[ctx->idx - 1];
728
729         offset = pc - (long)&ex->insn;
730         if (WARN_ON_ONCE(offset >= 0 || offset < INT_MIN))
731                 return -ERANGE;
732         ex->insn = offset;
733
734         /*
735          * Since the extable follows the program, the fixup offset is always
736          * negative and limited to BPF_JIT_REGION_SIZE. Store a positive value
737          * to keep things simple, and put the destination register in the upper
738          * bits. We don't need to worry about buildtime or runtime sort
739          * modifying the upper bits because the table is already sorted, and
740          * isn't part of the main exception table.
741          */
742         offset = (long)&ex->fixup - (pc + AARCH64_INSN_SIZE);
743         if (!FIELD_FIT(BPF_FIXUP_OFFSET_MASK, offset))
744                 return -ERANGE;
745
746         ex->fixup = FIELD_PREP(BPF_FIXUP_OFFSET_MASK, offset) |
747                     FIELD_PREP(BPF_FIXUP_REG_MASK, dst_reg);
748
749         ex->type = EX_TYPE_BPF;
750
751         ctx->exentry_idx++;
752         return 0;
753 }
754
755 /* JITs an eBPF instruction.
756  * Returns:
757  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
758  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
759  * <0 - failed to JIT.
760  */
761 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx,
762                       bool extra_pass)
763 {
764         const u8 code = insn->code;
765         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
766         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
767         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
768         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
769         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
770         const u8 fpb = bpf2a64[FP_BOTTOM];
771         const s16 off = insn->off;
772         const s32 imm = insn->imm;
773         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
774         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64 ||
775                           BPF_CLASS(code) == BPF_JMP;
776         u8 jmp_cond;
777         s32 jmp_offset;
778         u32 a64_insn;
779         u8 src_adj;
780         u8 dst_adj;
781         int off_adj;
782         int ret;
783         bool sign_extend;
784
785         switch (code) {
786         /* dst = src */
787         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
788         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
789                 switch (insn->off) {
790                 case 0:
791                         emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
792                         break;
793                 case 8:
794                         emit(A64_SXTB(is64, dst, src), ctx);
795                         break;
796                 case 16:
797                         emit(A64_SXTH(is64, dst, src), ctx);
798                         break;
799                 case 32:
800                         emit(A64_SXTW(is64, dst, src), ctx);
801                         break;
802                 }
803                 break;
804         /* dst = dst OP src */
805         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
806         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
807                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
808                 break;
809         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
810         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
811                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
812                 break;
813         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
814         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
815                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
816                 break;
817         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
818         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
819                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
820                 break;
821         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
822         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
823                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
824                 break;
825         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
826         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
827                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
828                 break;
829         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
830         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
831                 if (!off)
832                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
833                 else
834                         emit(A64_SDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
835                 break;
836         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
837         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
838                 if (!off)
839                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
840                 else
841                         emit(A64_SDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
842                 emit(A64_MSUB(is64, dst, dst, tmp, src), ctx);
843                 break;
844         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
845         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
846                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
847                 break;
848         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
849         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
850                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
851                 break;
852         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
853         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
854                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
855                 break;
856         /* dst = -dst */
857         case BPF_ALU | BPF_NEG:
858         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
859                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
860                 break;
861         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
862         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
863         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
864         case BPF_ALU64 | BPF_END | BPF_FROM_LE:
865 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
866                 if (BPF_CLASS(code) == BPF_ALU && BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
867                         goto emit_bswap_uxt;
868 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
869                 if (BPF_CLASS(code) == BPF_ALU && BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
870                         goto emit_bswap_uxt;
871 #endif
872                 switch (imm) {
873                 case 16:
874                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
875                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
876                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
877                         break;
878                 case 32:
879                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
880                         /* upper 32 bits already cleared */
881                         break;
882                 case 64:
883                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
884                         break;
885                 }
886                 break;
887 emit_bswap_uxt:
888                 switch (imm) {
889                 case 16:
890                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
891                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
892                         break;
893                 case 32:
894                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
895                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
896                         break;
897                 case 64:
898                         /* nop */
899                         break;
900                 }
901                 break;
902         /* dst = imm */
903         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
904         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
905                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
906                 break;
907         /* dst = dst OP imm */
908         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
909         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
910                 if (is_addsub_imm(imm)) {
911                         emit(A64_ADD_I(is64, dst, dst, imm), ctx);
912                 } else if (is_addsub_imm(-imm)) {
913                         emit(A64_SUB_I(is64, dst, dst, -imm), ctx);
914                 } else {
915                         emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
916                         emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
917                 }
918                 break;
919         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
920         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
921                 if (is_addsub_imm(imm)) {
922                         emit(A64_SUB_I(is64, dst, dst, imm), ctx);
923                 } else if (is_addsub_imm(-imm)) {
924                         emit(A64_ADD_I(is64, dst, dst, -imm), ctx);
925                 } else {
926                         emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
927                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
928                 }
929                 break;
930         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
931         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
932                 a64_insn = A64_AND_I(is64, dst, dst, imm);
933                 if (a64_insn != AARCH64_BREAK_FAULT) {
934                         emit(a64_insn, ctx);
935                 } else {
936                         emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
937                         emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
938                 }
939                 break;
940         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
941         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
942                 a64_insn = A64_ORR_I(is64, dst, dst, imm);
943                 if (a64_insn != AARCH64_BREAK_FAULT) {
944                         emit(a64_insn, ctx);
945                 } else {
946                         emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
947                         emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
948                 }
949                 break;
950         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
951         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
952                 a64_insn = A64_EOR_I(is64, dst, dst, imm);
953                 if (a64_insn != AARCH64_BREAK_FAULT) {
954                         emit(a64_insn, ctx);
955                 } else {
956                         emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
957                         emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
958                 }
959                 break;
960         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
961         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
962                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
963                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
964                 break;
965         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
966         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
967                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
968                 if (!off)
969                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
970                 else
971                         emit(A64_SDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
972                 break;
973         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
974         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
975                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
976                 if (!off)
977                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
978                 else
979                         emit(A64_SDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
980                 emit(A64_MSUB(is64, dst, dst, tmp, tmp2), ctx);
981                 break;
982         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
983         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
984                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
985                 break;
986         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
987         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
988                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
989                 break;
990         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
991         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
992                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
993                 break;
994
995         /* JUMP off */
996         case BPF_JMP | BPF_JA:
997         case BPF_JMP32 | BPF_JA:
998                 if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP)
999                         jmp_offset = bpf2a64_offset(i, off, ctx);
1000                 else
1001                         jmp_offset = bpf2a64_offset(i, imm, ctx);
1002                 check_imm26(jmp_offset);
1003                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
1004                 break;
1005         /* IF (dst COND src) JUMP off */
1006         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
1007         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
1008         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_X:
1009         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
1010         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_X:
1011         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
1012         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
1013         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_X:
1014         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
1015         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_X:
1016         case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_X:
1017         case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_X:
1018         case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_X:
1019         case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_X:
1020         case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_X:
1021         case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_X:
1022         case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_X:
1023         case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_X:
1024         case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_X:
1025         case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_X:
1026                 emit(A64_CMP(is64, dst, src), ctx);
1027 emit_cond_jmp:
1028                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i, off, ctx);
1029                 check_imm19(jmp_offset);
1030                 switch (BPF_OP(code)) {
1031                 case BPF_JEQ:
1032                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
1033                         break;
1034                 case BPF_JGT:
1035                         jmp_cond = A64_COND_HI;
1036                         break;
1037                 case BPF_JLT:
1038                         jmp_cond = A64_COND_CC;
1039                         break;
1040                 case BPF_JGE:
1041                         jmp_cond = A64_COND_CS;
1042                         break;
1043                 case BPF_JLE:
1044                         jmp_cond = A64_COND_LS;
1045                         break;
1046                 case BPF_JSET:
1047                 case BPF_JNE:
1048                         jmp_cond = A64_COND_NE;
1049                         break;
1050                 case BPF_JSGT:
1051                         jmp_cond = A64_COND_GT;
1052                         break;
1053                 case BPF_JSLT:
1054                         jmp_cond = A64_COND_LT;
1055                         break;
1056                 case BPF_JSGE:
1057                         jmp_cond = A64_COND_GE;
1058                         break;
1059                 case BPF_JSLE:
1060                         jmp_cond = A64_COND_LE;
1061                         break;
1062                 default:
1063                         return -EFAULT;
1064                 }
1065                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
1066                 break;
1067         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
1068         case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_X:
1069                 emit(A64_TST(is64, dst, src), ctx);
1070                 goto emit_cond_jmp;
1071         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
1072         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
1073         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
1074         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_K:
1075         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
1076         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_K:
1077         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
1078         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
1079         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_K:
1080         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
1081         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_K:
1082         case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_K:
1083         case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_K:
1084         case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_K:
1085         case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_K:
1086         case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_K:
1087         case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_K:
1088         case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_K:
1089         case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_K:
1090         case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_K:
1091         case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_K:
1092                 if (is_addsub_imm(imm)) {
1093                         emit(A64_CMP_I(is64, dst, imm), ctx);
1094                 } else if (is_addsub_imm(-imm)) {
1095                         emit(A64_CMN_I(is64, dst, -imm), ctx);
1096                 } else {
1097                         emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
1098                         emit(A64_CMP(is64, dst, tmp), ctx);
1099                 }
1100                 goto emit_cond_jmp;
1101         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
1102         case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_K:
1103                 a64_insn = A64_TST_I(is64, dst, imm);
1104                 if (a64_insn != AARCH64_BREAK_FAULT) {
1105                         emit(a64_insn, ctx);
1106                 } else {
1107                         emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
1108                         emit(A64_TST(is64, dst, tmp), ctx);
1109                 }
1110                 goto emit_cond_jmp;
1111         /* function call */
1112         case BPF_JMP | BPF_CALL:
1113         {
1114                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
1115                 bool func_addr_fixed;
1116                 u64 func_addr;
1117
1118                 ret = bpf_jit_get_func_addr(ctx->prog, insn, extra_pass,
1119                                             &func_addr, &func_addr_fixed);
1120                 if (ret < 0)
1121                         return ret;
1122                 emit_call(func_addr, ctx);
1123                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
1124                 break;
1125         }
1126         /* tail call */
1127         case BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL:
1128                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
1129                         return -EFAULT;
1130                 break;
1131         /* function return */
1132         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
1133                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
1134                    simply fallthrough to epilogue. */
1135                 if (i == ctx->prog->len - 1)
1136                         break;
1137                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
1138                 check_imm26(jmp_offset);
1139                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
1140                 break;
1141
1142         /* dst = imm64 */
1143         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
1144         {
1145                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
1146                 u64 imm64;
1147
1148                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
1149                 if (bpf_pseudo_func(insn))
1150                         emit_addr_mov_i64(dst, imm64, ctx);
1151                 else
1152                         emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
1153
1154                 return 1;
1155         }
1156
1157         /* LDX: dst = (u64)*(unsigned size *)(src + off) */
1158         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
1159         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
1160         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
1161         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
1162         case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_DW:
1163         case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_W:
1164         case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_H:
1165         case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_B:
1166         /* LDXS: dst_reg = (s64)*(signed size *)(src_reg + off) */
1167         case BPF_LDX | BPF_MEMSX | BPF_B:
1168         case BPF_LDX | BPF_MEMSX | BPF_H:
1169         case BPF_LDX | BPF_MEMSX | BPF_W:
1170         case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEMSX | BPF_B:
1171         case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEMSX | BPF_H:
1172         case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEMSX | BPF_W:
1173                 if (ctx->fpb_offset > 0 && src == fp) {
1174                         src_adj = fpb;
1175                         off_adj = off + ctx->fpb_offset;
1176                 } else {
1177                         src_adj = src;
1178                         off_adj = off;
1179                 }
1180                 sign_extend = (BPF_MODE(insn->code) == BPF_MEMSX ||
1181                                 BPF_MODE(insn->code) == BPF_PROBE_MEMSX);
1182                 switch (BPF_SIZE(code)) {
1183                 case BPF_W:
1184                         if (is_lsi_offset(off_adj, 2)) {
1185                                 if (sign_extend)
1186                                         emit(A64_LDRSWI(dst, src_adj, off_adj), ctx);
1187                                 else
1188                                         emit(A64_LDR32I(dst, src_adj, off_adj), ctx);
1189                         } else {
1190                                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
1191                                 if (sign_extend)
1192                                         emit(A64_LDRSW(dst, src_adj, off_adj), ctx);
1193                                 else
1194                                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
1195                         }
1196                         break;
1197                 case BPF_H:
1198                         if (is_lsi_offset(off_adj, 1)) {
1199                                 if (sign_extend)
1200                                         emit(A64_LDRSHI(dst, src_adj, off_adj), ctx);
1201                                 else
1202                                         emit(A64_LDRHI(dst, src_adj, off_adj), ctx);
1203                         } else {
1204                                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
1205                                 if (sign_extend)
1206                                         emit(A64_LDRSH(dst, src, tmp), ctx);
1207                                 else
1208                                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
1209                         }
1210                         break;
1211                 case BPF_B:
1212                         if (is_lsi_offset(off_adj, 0)) {
1213                                 if (sign_extend)
1214                                         emit(A64_LDRSBI(dst, src_adj, off_adj), ctx);
1215                                 else
1216                                         emit(A64_LDRBI(dst, src_adj, off_adj), ctx);
1217                         } else {
1218                                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
1219                                 if (sign_extend)
1220                                         emit(A64_LDRSB(dst, src, tmp), ctx);
1221                                 else
1222                                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
1223                         }
1224                         break;
1225                 case BPF_DW:
1226                         if (is_lsi_offset(off_adj, 3)) {
1227                                 emit(A64_LDR64I(dst, src_adj, off_adj), ctx);
1228                         } else {
1229                                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
1230                                 emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
1231                         }
1232                         break;
1233                 }
1234
1235                 ret = add_exception_handler(insn, ctx, dst);
1236                 if (ret)
1237                         return ret;
1238                 break;
1239
1240         /* speculation barrier */
1241         case BPF_ST | BPF_NOSPEC:
1242                 /*
1243                  * Nothing required here.
1244                  *
1245                  * In case of arm64, we rely on the firmware mitigation of
1246                  * Speculative Store Bypass as controlled via the ssbd kernel
1247                  * parameter. Whenever the mitigation is enabled, it works
1248                  * for all of the kernel code with no need to provide any
1249                  * additional instructions.
1250                  */
1251                 break;
1252
1253         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
1254         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
1255         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
1256         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
1257         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
1258                 if (ctx->fpb_offset > 0 && dst == fp) {
1259                         dst_adj = fpb;
1260                         off_adj = off + ctx->fpb_offset;
1261                 } else {
1262                         dst_adj = dst;
1263                         off_adj = off;
1264                 }
1265                 /* Load imm to a register then store it */
1266                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
1267                 switch (BPF_SIZE(code)) {
1268                 case BPF_W:
1269                         if (is_lsi_offset(off_adj, 2)) {
1270                                 emit(A64_STR32I(tmp, dst_adj, off_adj), ctx);
1271                         } else {
1272                                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
1273                                 emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
1274                         }
1275                         break;
1276                 case BPF_H:
1277                         if (is_lsi_offset(off_adj, 1)) {
1278                                 emit(A64_STRHI(tmp, dst_adj, off_adj), ctx);
1279                         } else {
1280                                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
1281                                 emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
1282                         }
1283                         break;
1284                 case BPF_B:
1285                         if (is_lsi_offset(off_adj, 0)) {
1286                                 emit(A64_STRBI(tmp, dst_adj, off_adj), ctx);
1287                         } else {
1288                                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
1289                                 emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
1290                         }
1291                         break;
1292                 case BPF_DW:
1293                         if (is_lsi_offset(off_adj, 3)) {
1294                                 emit(A64_STR64I(tmp, dst_adj, off_adj), ctx);
1295                         } else {
1296                                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
1297                                 emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
1298                         }
1299                         break;
1300                 }
1301                 break;
1302
1303         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
1304         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
1305         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
1306         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
1307         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
1308                 if (ctx->fpb_offset > 0 && dst == fp) {
1309                         dst_adj = fpb;
1310                         off_adj = off + ctx->fpb_offset;
1311                 } else {
1312                         dst_adj = dst;
1313                         off_adj = off;
1314                 }
1315                 switch (BPF_SIZE(code)) {
1316                 case BPF_W:
1317                         if (is_lsi_offset(off_adj, 2)) {
1318                                 emit(A64_STR32I(src, dst_adj, off_adj), ctx);
1319                         } else {
1320                                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
1321                                 emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
1322                         }
1323                         break;
1324                 case BPF_H:
1325                         if (is_lsi_offset(off_adj, 1)) {
1326                                 emit(A64_STRHI(src, dst_adj, off_adj), ctx);
1327                         } else {
1328                                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
1329                                 emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
1330                         }
1331                         break;
1332                 case BPF_B:
1333                         if (is_lsi_offset(off_adj, 0)) {
1334                                 emit(A64_STRBI(src, dst_adj, off_adj), ctx);
1335                         } else {
1336                                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
1337                                 emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
1338                         }
1339                         break;
1340                 case BPF_DW:
1341                         if (is_lsi_offset(off_adj, 3)) {
1342                                 emit(A64_STR64I(src, dst_adj, off_adj), ctx);
1343                         } else {
1344                                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
1345                                 emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
1346                         }
1347                         break;
1348                 }
1349                 break;
1350
1351         case BPF_STX | BPF_ATOMIC | BPF_W:
1352         case BPF_STX | BPF_ATOMIC | BPF_DW:
1353                 if (cpus_have_cap(ARM64_HAS_LSE_ATOMICS))
1354                         ret = emit_lse_atomic(insn, ctx);
1355                 else
1356                         ret = emit_ll_sc_atomic(insn, ctx);
1357                 if (ret)
1358                         return ret;
1359                 break;
1360
1361         default:
1362                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
1363                 return -EINVAL;
1364         }
1365
1366         return 0;
1367 }
1368
1369 /*
1370  * Return 0 if FP may change at runtime, otherwise find the minimum negative
1371  * offset to FP, converts it to positive number, and align down to 8 bytes.
1372  */
1373 static int find_fpb_offset(struct bpf_prog *prog)
1374 {
1375         int i;
1376         int offset = 0;
1377
1378         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
1379                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
1380                 const u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1381                 const u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
1382                 const u8 src = insn->src_reg;
1383                 const u8 dst = insn->dst_reg;
1384                 const s32 imm = insn->imm;
1385                 const s16 off = insn->off;
1386
1387                 switch (class) {
1388                 case BPF_STX:
1389                 case BPF_ST:
1390                         /* fp holds atomic operation result */
1391                         if (class == BPF_STX && mode == BPF_ATOMIC &&
1392                             ((imm == BPF_XCHG ||
1393                               imm == (BPF_FETCH | BPF_ADD) ||
1394                               imm == (BPF_FETCH | BPF_AND) ||
1395                               imm == (BPF_FETCH | BPF_XOR) ||
1396                               imm == (BPF_FETCH | BPF_OR)) &&
1397                              src == BPF_REG_FP))
1398                                 return 0;
1399
1400                         if (mode == BPF_MEM && dst == BPF_REG_FP &&
1401                             off < offset)
1402                                 offset = insn->off;
1403                         break;
1404
1405                 case BPF_JMP32:
1406                 case BPF_JMP:
1407                         break;
1408
1409                 case BPF_LDX:
1410                 case BPF_LD:
1411                         /* fp holds load result */
1412                         if (dst == BPF_REG_FP)
1413                                 return 0;
1414
1415                         if (class == BPF_LDX && mode == BPF_MEM &&
1416                             src == BPF_REG_FP && off < offset)
1417                                 offset = off;
1418                         break;
1419
1420                 case BPF_ALU:
1421                 case BPF_ALU64:
1422                 default:
1423                         /* fp holds ALU result */
1424                         if (dst == BPF_REG_FP)
1425                                 return 0;
1426                 }
1427         }
1428
1429         if (offset < 0) {
1430                 /*
1431                  * safely be converted to a positive 'int', since insn->off
1432                  * is 's16'
1433                  */
1434                 offset = -offset;
1435                 /* align down to 8 bytes */
1436                 offset = ALIGN_DOWN(offset, 8);
1437         }
1438
1439         return offset;
1440 }
1441
1442 static int build_body(struct jit_ctx *ctx, bool extra_pass)
1443 {
1444         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
1445         int i;
1446
1447         /*
1448          * - offset[0] offset of the end of prologue,
1449          *   start of the 1st instruction.
1450          * - offset[1] - offset of the end of 1st instruction,
1451          *   start of the 2nd instruction
1452          * [....]
1453          * - offset[3] - offset of the end of 3rd instruction,
1454          *   start of 4th instruction
1455          */
1456         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
1457                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
1458                 int ret;
1459
1460                 if (ctx->image == NULL)
1461                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
1462                 ret = build_insn(insn, ctx, extra_pass);
1463                 if (ret > 0) {
1464                         i++;
1465                         if (ctx->image == NULL)
1466                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
1467                         continue;
1468                 }
1469                 if (ret)
1470                         return ret;
1471         }
1472         /*
1473          * offset is allocated with prog->len + 1 so fill in
1474          * the last element with the offset after the last
1475          * instruction (end of program)
1476          */
1477         if (ctx->image == NULL)
1478                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
1479
1480         return 0;
1481 }
1482
1483 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
1484 {
1485         int i;
1486
1487         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
1488                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
1489
1490                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
1491                         return -1;
1492         }
1493         return 0;
1494 }
1495
1496 static int validate_ctx(struct jit_ctx *ctx)
1497 {
1498         if (validate_code(ctx))
1499                 return -1;
1500
1501         if (WARN_ON_ONCE(ctx->exentry_idx != ctx->prog->aux->num_exentries))
1502                 return -1;
1503
1504         return 0;
1505 }
1506
1507 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
1508 {
1509         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
1510 }
1511
1512 struct arm64_jit_data {
1513         struct bpf_binary_header *header;
1514         u8 *image;
1515         struct jit_ctx ctx;
1516 };
1517
1518 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
1519 {
1520         int image_size, prog_size, extable_size, extable_align, extable_offset;
1521         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
1522         struct bpf_binary_header *header;
1523         struct arm64_jit_data *jit_data;
1524         bool was_classic = bpf_prog_was_classic(prog);
1525         bool tmp_blinded = false;
1526         bool extra_pass = false;
1527         struct jit_ctx ctx;
1528         u8 *image_ptr;
1529
1530         if (!prog->jit_requested)
1531                 return orig_prog;
1532
1533         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
1534         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
1535          * we must fall back to the interpreter.
1536          */
1537         if (IS_ERR(tmp))
1538                 return orig_prog;
1539         if (tmp != prog) {
1540                 tmp_blinded = true;
1541                 prog = tmp;
1542         }
1543
1544         jit_data = prog->aux->jit_data;
1545         if (!jit_data) {
1546                 jit_data = kzalloc(sizeof(*jit_data), GFP_KERNEL);
1547                 if (!jit_data) {
1548                         prog = orig_prog;
1549                         goto out;
1550                 }
1551                 prog->aux->jit_data = jit_data;
1552         }
1553         if (jit_data->ctx.offset) {
1554                 ctx = jit_data->ctx;
1555                 image_ptr = jit_data->image;
1556                 header = jit_data->header;
1557                 extra_pass = true;
1558                 prog_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
1559                 goto skip_init_ctx;
1560         }
1561         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
1562         ctx.prog = prog;
1563
1564         ctx.offset = kvcalloc(prog->len + 1, sizeof(int), GFP_KERNEL);
1565         if (ctx.offset == NULL) {
1566                 prog = orig_prog;
1567                 goto out_off;
1568         }
1569
1570         ctx.fpb_offset = find_fpb_offset(prog);
1571
1572         /*
1573          * 1. Initial fake pass to compute ctx->idx and ctx->offset.
1574          *
1575          * BPF line info needs ctx->offset[i] to be the offset of
1576          * instruction[i] in jited image, so build prologue first.
1577          */
1578         if (build_prologue(&ctx, was_classic)) {
1579                 prog = orig_prog;
1580                 goto out_off;
1581         }
1582
1583         if (build_body(&ctx, extra_pass)) {
1584                 prog = orig_prog;
1585                 goto out_off;
1586         }
1587
1588         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
1589         build_epilogue(&ctx);
1590         build_plt(&ctx);
1591
1592         extable_align = __alignof__(struct exception_table_entry);
1593         extable_size = prog->aux->num_exentries *
1594                 sizeof(struct exception_table_entry);
1595
1596         /* Now we know the actual image size. */
1597         prog_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
1598         /* also allocate space for plt target */
1599         extable_offset = round_up(prog_size + PLT_TARGET_SIZE, extable_align);
1600         image_size = extable_offset + extable_size;
1601         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
1602                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
1603         if (header == NULL) {
1604                 prog = orig_prog;
1605                 goto out_off;
1606         }
1607
1608         /* 2. Now, the actual pass. */
1609
1610         ctx.image = (__le32 *)image_ptr;
1611         if (extable_size)
1612                 prog->aux->extable = (void *)image_ptr + extable_offset;
1613 skip_init_ctx:
1614         ctx.idx = 0;
1615         ctx.exentry_idx = 0;
1616
1617         build_prologue(&ctx, was_classic);
1618
1619         if (build_body(&ctx, extra_pass)) {
1620                 bpf_jit_binary_free(header);
1621                 prog = orig_prog;
1622                 goto out_off;
1623         }
1624
1625         build_epilogue(&ctx);
1626         build_plt(&ctx);
1627
1628         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
1629         if (validate_ctx(&ctx)) {
1630                 bpf_jit_binary_free(header);
1631                 prog = orig_prog;
1632                 goto out_off;
1633         }
1634
1635         /* And we're done. */
1636         if (bpf_jit_enable > 1)
1637                 bpf_jit_dump(prog->len, prog_size, 2, ctx.image);
1638
1639         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
1640
1641         if (!prog->is_func || extra_pass) {
1642                 if (extra_pass && ctx.idx != jit_data->ctx.idx) {
1643                         pr_err_once("multi-func JIT bug %d != %d\n",
1644                                     ctx.idx, jit_data->ctx.idx);
1645                         bpf_jit_binary_free(header);
1646                         prog->bpf_func = NULL;
1647                         prog->jited = 0;
1648                         prog->jited_len = 0;
1649                         goto out_off;
1650                 }
1651                 bpf_jit_binary_lock_ro(header);
1652         } else {
1653                 jit_data->ctx = ctx;
1654                 jit_data->image = image_ptr;
1655                 jit_data->header = header;
1656         }
1657         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
1658         prog->jited = 1;
1659         prog->jited_len = prog_size;
1660
1661         if (!prog->is_func || extra_pass) {
1662                 int i;
1663
1664                 /* offset[prog->len] is the size of program */
1665                 for (i = 0; i <= prog->len; i++)
1666                         ctx.offset[i] *= AARCH64_INSN_SIZE;
1667                 bpf_prog_fill_jited_linfo(prog, ctx.offset + 1);
1668 out_off:
1669                 kvfree(ctx.offset);
1670                 kfree(jit_data);
1671                 prog->aux->jit_data = NULL;
1672         }
1673 out:
1674         if (tmp_blinded)
1675                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
1676                                            tmp : orig_prog);
1677         return prog;
1678 }
1679
1680 bool bpf_jit_supports_kfunc_call(void)
1681 {
1682         return true;
1683 }
1684
1685 u64 bpf_jit_alloc_exec_limit(void)
1686 {
1687         return VMALLOC_END - VMALLOC_START;
1688 }
1689
1690 void *bpf_jit_alloc_exec(unsigned long size)
1691 {
1692         /* Memory is intended to be executable, reset the pointer tag. */
1693         return kasan_reset_tag(vmalloc(size));
1694 }
1695
1696 void bpf_jit_free_exec(void *addr)
1697 {
1698         return vfree(addr);
1699 }
1700
1701 /* Indicate the JIT backend supports mixing bpf2bpf and tailcalls. */
1702 bool bpf_jit_supports_subprog_tailcalls(void)
1703 {
1704         return true;
1705 }
1706
1707 static void invoke_bpf_prog(struct jit_ctx *ctx, struct bpf_tramp_link *l,
1708                             int args_off, int retval_off, int run_ctx_off,
1709                             bool save_ret)
1710 {
1711         __le32 *branch;
1712         u64 enter_prog;
1713         u64 exit_prog;
1714         struct bpf_prog *p = l->link.prog;
1715         int cookie_off = offsetof(struct bpf_tramp_run_ctx, bpf_cookie);
1716
1717         enter_prog = (u64)bpf_trampoline_enter(p);
1718         exit_prog = (u64)bpf_trampoline_exit(p);
1719
1720         if (l->cookie == 0) {
1721                 /* if cookie is zero, one instruction is enough to store it */
1722                 emit(A64_STR64I(A64_ZR, A64_SP, run_ctx_off + cookie_off), ctx);
1723         } else {
1724                 emit_a64_mov_i64(A64_R(10), l->cookie, ctx);
1725                 emit(A64_STR64I(A64_R(10), A64_SP, run_ctx_off + cookie_off),
1726                      ctx);
1727         }
1728
1729         /* save p to callee saved register x19 to avoid loading p with mov_i64
1730          * each time.
1731          */
1732         emit_addr_mov_i64(A64_R(19), (const u64)p, ctx);
1733
1734         /* arg1: prog */
1735         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), A64_R(19)), ctx);
1736         /* arg2: &run_ctx */
1737         emit(A64_ADD_I(1, A64_R(1), A64_SP, run_ctx_off), ctx);
1738
1739         emit_call(enter_prog, ctx);
1740
1741         /* if (__bpf_prog_enter(prog) == 0)
1742          *         goto skip_exec_of_prog;
1743          */
1744         branch = ctx->image + ctx->idx;
1745         emit(A64_NOP, ctx);
1746
1747         /* save return value to callee saved register x20 */
1748         emit(A64_MOV(1, A64_R(20), A64_R(0)), ctx);
1749
1750         emit(A64_ADD_I(1, A64_R(0), A64_SP, args_off), ctx);
1751         if (!p->jited)
1752                 emit_addr_mov_i64(A64_R(1), (const u64)p->insnsi, ctx);
1753
1754         emit_call((const u64)p->bpf_func, ctx);
1755
1756         if (save_ret)
1757                 emit(A64_STR64I(A64_R(0), A64_SP, retval_off), ctx);
1758
1759         if (ctx->image) {
1760                 int offset = &ctx->image[ctx->idx] - branch;
1761                 *branch = cpu_to_le32(A64_CBZ(1, A64_R(0), offset));
1762         }
1763
1764         /* arg1: prog */
1765         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), A64_R(19)), ctx);
1766         /* arg2: start time */
1767         emit(A64_MOV(1, A64_R(1), A64_R(20)), ctx);
1768         /* arg3: &run_ctx */
1769         emit(A64_ADD_I(1, A64_R(2), A64_SP, run_ctx_off), ctx);
1770
1771         emit_call(exit_prog, ctx);
1772 }
1773
1774 static void invoke_bpf_mod_ret(struct jit_ctx *ctx, struct bpf_tramp_links *tl,
1775                                int args_off, int retval_off, int run_ctx_off,
1776                                __le32 **branches)
1777 {
1778         int i;
1779
1780         /* The first fmod_ret program will receive a garbage return value.
1781          * Set this to 0 to avoid confusing the program.
1782          */
1783         emit(A64_STR64I(A64_ZR, A64_SP, retval_off), ctx);
1784         for (i = 0; i < tl->nr_links; i++) {
1785                 invoke_bpf_prog(ctx, tl->links[i], args_off, retval_off,
1786                                 run_ctx_off, true);
1787                 /* if (*(u64 *)(sp + retval_off) !=  0)
1788                  *      goto do_fexit;
1789                  */
1790                 emit(A64_LDR64I(A64_R(10), A64_SP, retval_off), ctx);
1791                 /* Save the location of branch, and generate a nop.
1792                  * This nop will be replaced with a cbnz later.
1793                  */
1794                 branches[i] = ctx->image + ctx->idx;
1795                 emit(A64_NOP, ctx);
1796         }
1797 }
1798
1799 static void save_args(struct jit_ctx *ctx, int args_off, int nregs)
1800 {
1801         int i;
1802
1803         for (i = 0; i < nregs; i++) {
1804                 emit(A64_STR64I(i, A64_SP, args_off), ctx);
1805                 args_off += 8;
1806         }
1807 }
1808
1809 static void restore_args(struct jit_ctx *ctx, int args_off, int nregs)
1810 {
1811         int i;
1812
1813         for (i = 0; i < nregs; i++) {
1814                 emit(A64_LDR64I(i, A64_SP, args_off), ctx);
1815                 args_off += 8;
1816         }
1817 }
1818
1819 /* Based on the x86's implementation of arch_prepare_bpf_trampoline().
1820  *
1821  * bpf prog and function entry before bpf trampoline hooked:
1822  *   mov x9, lr
1823  *   nop
1824  *
1825  * bpf prog and function entry after bpf trampoline hooked:
1826  *   mov x9, lr
1827  *   bl  <bpf_trampoline or plt>
1828  *
1829  */
1830 static int prepare_trampoline(struct jit_ctx *ctx, struct bpf_tramp_image *im,
1831                               struct bpf_tramp_links *tlinks, void *orig_call,
1832                               int nregs, u32 flags)
1833 {
1834         int i;
1835         int stack_size;
1836         int retaddr_off;
1837         int regs_off;
1838         int retval_off;
1839         int args_off;
1840         int nregs_off;
1841         int ip_off;
1842         int run_ctx_off;
1843         struct bpf_tramp_links *fentry = &tlinks[BPF_TRAMP_FENTRY];
1844         struct bpf_tramp_links *fexit = &tlinks[BPF_TRAMP_FEXIT];
1845         struct bpf_tramp_links *fmod_ret = &tlinks[BPF_TRAMP_MODIFY_RETURN];
1846         bool save_ret;
1847         __le32 **branches = NULL;
1848
1849         /* trampoline stack layout:
1850          *                  [ parent ip         ]
1851          *                  [ FP                ]
1852          * SP + retaddr_off [ self ip           ]
1853          *                  [ FP                ]
1854          *
1855          *                  [ padding           ] align SP to multiples of 16
1856          *
1857          *                  [ x20               ] callee saved reg x20
1858          * SP + regs_off    [ x19               ] callee saved reg x19
1859          *
1860          * SP + retval_off  [ return value      ] BPF_TRAMP_F_CALL_ORIG or
1861          *                                        BPF_TRAMP_F_RET_FENTRY_RET
1862          *
1863          *                  [ arg reg N         ]
1864          *                  [ ...               ]
1865          * SP + args_off    [ arg reg 1         ]
1866          *
1867          * SP + nregs_off   [ arg regs count    ]
1868          *
1869          * SP + ip_off      [ traced function   ] BPF_TRAMP_F_IP_ARG flag
1870          *
1871          * SP + run_ctx_off [ bpf_tramp_run_ctx ]
1872          */
1873
1874         stack_size = 0;
1875         run_ctx_off = stack_size;
1876         /* room for bpf_tramp_run_ctx */
1877         stack_size += round_up(sizeof(struct bpf_tramp_run_ctx), 8);
1878
1879         ip_off = stack_size;
1880         /* room for IP address argument */
1881         if (flags & BPF_TRAMP_F_IP_ARG)
1882                 stack_size += 8;
1883
1884         nregs_off = stack_size;
1885         /* room for args count */
1886         stack_size += 8;
1887
1888         args_off = stack_size;
1889         /* room for args */
1890         stack_size += nregs * 8;
1891
1892         /* room for return value */
1893         retval_off = stack_size;
1894         save_ret = flags & (BPF_TRAMP_F_CALL_ORIG | BPF_TRAMP_F_RET_FENTRY_RET);
1895         if (save_ret)
1896                 stack_size += 8;
1897
1898         /* room for callee saved registers, currently x19 and x20 are used */
1899         regs_off = stack_size;
1900         stack_size += 16;
1901
1902         /* round up to multiples of 16 to avoid SPAlignmentFault */
1903         stack_size = round_up(stack_size, 16);
1904
1905         /* return address locates above FP */
1906         retaddr_off = stack_size + 8;
1907
1908         /* bpf trampoline may be invoked by 3 instruction types:
1909          * 1. bl, attached to bpf prog or kernel function via short jump
1910          * 2. br, attached to bpf prog or kernel function via long jump
1911          * 3. blr, working as a function pointer, used by struct_ops.
1912          * So BTI_JC should used here to support both br and blr.
1913          */
1914         emit_bti(A64_BTI_JC, ctx);
1915
1916         /* frame for parent function */
1917         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_R(9), A64_SP), ctx);
1918         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
1919
1920         /* frame for patched function */
1921         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
1922         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
1923
1924         /* allocate stack space */
1925         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, stack_size), ctx);
1926
1927         if (flags & BPF_TRAMP_F_IP_ARG) {
1928                 /* save ip address of the traced function */
1929                 emit_addr_mov_i64(A64_R(10), (const u64)orig_call, ctx);
1930                 emit(A64_STR64I(A64_R(10), A64_SP, ip_off), ctx);
1931         }
1932
1933         /* save arg regs count*/
1934         emit(A64_MOVZ(1, A64_R(10), nregs, 0), ctx);
1935         emit(A64_STR64I(A64_R(10), A64_SP, nregs_off), ctx);
1936
1937         /* save arg regs */
1938         save_args(ctx, args_off, nregs);
1939
1940         /* save callee saved registers */
1941         emit(A64_STR64I(A64_R(19), A64_SP, regs_off), ctx);
1942         emit(A64_STR64I(A64_R(20), A64_SP, regs_off + 8), ctx);
1943
1944         if (flags & BPF_TRAMP_F_CALL_ORIG) {
1945                 emit_addr_mov_i64(A64_R(0), (const u64)im, ctx);
1946                 emit_call((const u64)__bpf_tramp_enter, ctx);
1947         }
1948
1949         for (i = 0; i < fentry->nr_links; i++)
1950                 invoke_bpf_prog(ctx, fentry->links[i], args_off,
1951                                 retval_off, run_ctx_off,
1952                                 flags & BPF_TRAMP_F_RET_FENTRY_RET);
1953
1954         if (fmod_ret->nr_links) {
1955                 branches = kcalloc(fmod_ret->nr_links, sizeof(__le32 *),
1956                                    GFP_KERNEL);
1957                 if (!branches)
1958                         return -ENOMEM;
1959
1960                 invoke_bpf_mod_ret(ctx, fmod_ret, args_off, retval_off,
1961                                    run_ctx_off, branches);
1962         }
1963
1964         if (flags & BPF_TRAMP_F_CALL_ORIG) {
1965                 restore_args(ctx, args_off, nregs);
1966                 /* call original func */
1967                 emit(A64_LDR64I(A64_R(10), A64_SP, retaddr_off), ctx);
1968                 emit(A64_ADR(A64_LR, AARCH64_INSN_SIZE * 2), ctx);
1969                 emit(A64_RET(A64_R(10)), ctx);
1970                 /* store return value */
1971                 emit(A64_STR64I(A64_R(0), A64_SP, retval_off), ctx);
1972                 /* reserve a nop for bpf_tramp_image_put */
1973                 im->ip_after_call = ctx->image + ctx->idx;
1974                 emit(A64_NOP, ctx);
1975         }
1976
1977         /* update the branches saved in invoke_bpf_mod_ret with cbnz */
1978         for (i = 0; i < fmod_ret->nr_links && ctx->image != NULL; i++) {
1979                 int offset = &ctx->image[ctx->idx] - branches[i];
1980                 *branches[i] = cpu_to_le32(A64_CBNZ(1, A64_R(10), offset));
1981         }
1982
1983         for (i = 0; i < fexit->nr_links; i++)
1984                 invoke_bpf_prog(ctx, fexit->links[i], args_off, retval_off,
1985                                 run_ctx_off, false);
1986
1987         if (flags & BPF_TRAMP_F_CALL_ORIG) {
1988                 im->ip_epilogue = ctx->image + ctx->idx;
1989                 emit_addr_mov_i64(A64_R(0), (const u64)im, ctx);
1990                 emit_call((const u64)__bpf_tramp_exit, ctx);
1991         }
1992
1993         if (flags & BPF_TRAMP_F_RESTORE_REGS)
1994                 restore_args(ctx, args_off, nregs);
1995
1996         /* restore callee saved register x19 and x20 */
1997         emit(A64_LDR64I(A64_R(19), A64_SP, regs_off), ctx);
1998         emit(A64_LDR64I(A64_R(20), A64_SP, regs_off + 8), ctx);
1999
2000         if (save_ret)
2001                 emit(A64_LDR64I(A64_R(0), A64_SP, retval_off), ctx);
2002
2003         /* reset SP  */
2004         emit(A64_MOV(1, A64_SP, A64_FP), ctx);
2005
2006         /* pop frames  */
2007         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
2008         emit(A64_POP(A64_FP, A64_R(9), A64_SP), ctx);
2009
2010         if (flags & BPF_TRAMP_F_SKIP_FRAME) {
2011                 /* skip patched function, return to parent */
2012                 emit(A64_MOV(1, A64_LR, A64_R(9)), ctx);
2013                 emit(A64_RET(A64_R(9)), ctx);
2014         } else {
2015                 /* return to patched function */
2016                 emit(A64_MOV(1, A64_R(10), A64_LR), ctx);
2017                 emit(A64_MOV(1, A64_LR, A64_R(9)), ctx);
2018                 emit(A64_RET(A64_R(10)), ctx);
2019         }
2020
2021         if (ctx->image)
2022                 bpf_flush_icache(ctx->image, ctx->image + ctx->idx);
2023
2024         kfree(branches);
2025
2026         return ctx->idx;
2027 }
2028
2029 int arch_prepare_bpf_trampoline(struct bpf_tramp_image *im, void *image,
2030                                 void *image_end, const struct btf_func_model *m,
2031                                 u32 flags, struct bpf_tramp_links *tlinks,
2032                                 void *orig_call)
2033 {
2034         int i, ret;
2035         int nregs = m->nr_args;
2036         int max_insns = ((long)image_end - (long)image) / AARCH64_INSN_SIZE;
2037         struct jit_ctx ctx = {
2038                 .image = NULL,
2039                 .idx = 0,
2040         };
2041
2042         /* extra registers needed for struct argument */
2043         for (i = 0; i < MAX_BPF_FUNC_ARGS; i++) {
2044                 /* The arg_size is at most 16 bytes, enforced by the verifier. */
2045                 if (m->arg_flags[i] & BTF_FMODEL_STRUCT_ARG)
2046                         nregs += (m->arg_size[i] + 7) / 8 - 1;
2047         }
2048
2049         /* the first 8 registers are used for arguments */
2050         if (nregs > 8)
2051                 return -ENOTSUPP;
2052
2053         ret = prepare_trampoline(&ctx, im, tlinks, orig_call, nregs, flags);
2054         if (ret < 0)
2055                 return ret;
2056
2057         if (ret > max_insns)
2058                 return -EFBIG;
2059
2060         ctx.image = image;
2061         ctx.idx = 0;
2062
2063         jit_fill_hole(image, (unsigned int)(image_end - image));
2064         ret = prepare_trampoline(&ctx, im, tlinks, orig_call, nregs, flags);
2065
2066         if (ret > 0 && validate_code(&ctx) < 0)
2067                 ret = -EINVAL;
2068
2069         if (ret > 0)
2070                 ret *= AARCH64_INSN_SIZE;
2071
2072         return ret;
2073 }
2074
2075 static bool is_long_jump(void *ip, void *target)
2076 {
2077         long offset;
2078
2079         /* NULL target means this is a NOP */
2080         if (!target)
2081                 return false;
2082
2083         offset = (long)target - (long)ip;
2084         return offset < -SZ_128M || offset >= SZ_128M;
2085 }
2086
2087 static int gen_branch_or_nop(enum aarch64_insn_branch_type type, void *ip,
2088                              void *addr, void *plt, u32 *insn)
2089 {
2090         void *target;
2091
2092         if (!addr) {
2093                 *insn = aarch64_insn_gen_nop();
2094                 return 0;
2095         }
2096
2097         if (is_long_jump(ip, addr))
2098                 target = plt;
2099         else
2100                 target = addr;
2101
2102         *insn = aarch64_insn_gen_branch_imm((unsigned long)ip,
2103                                             (unsigned long)target,
2104                                             type);
2105
2106         return *insn != AARCH64_BREAK_FAULT ? 0 : -EFAULT;
2107 }
2108
2109 /* Replace the branch instruction from @ip to @old_addr in a bpf prog or a bpf
2110  * trampoline with the branch instruction from @ip to @new_addr. If @old_addr
2111  * or @new_addr is NULL, the old or new instruction is NOP.
2112  *
2113  * When @ip is the bpf prog entry, a bpf trampoline is being attached or
2114  * detached. Since bpf trampoline and bpf prog are allocated separately with
2115  * vmalloc, the address distance may exceed 128MB, the maximum branch range.
2116  * So long jump should be handled.
2117  *
2118  * When a bpf prog is constructed, a plt pointing to empty trampoline
2119  * dummy_tramp is placed at the end:
2120  *
2121  *      bpf_prog:
2122  *              mov x9, lr
2123  *              nop // patchsite
2124  *              ...
2125  *              ret
2126  *
2127  *      plt:
2128  *              ldr x10, target
2129  *              br x10
2130  *      target:
2131  *              .quad dummy_tramp // plt target
2132  *
2133  * This is also the state when no trampoline is attached.
2134  *
2135  * When a short-jump bpf trampoline is attached, the patchsite is patched
2136  * to a bl instruction to the trampoline directly:
2137  *
2138  *      bpf_prog:
2139  *              mov x9, lr
2140  *              bl <short-jump bpf trampoline address> // patchsite
2141  *              ...
2142  *              ret
2143  *
2144  *      plt:
2145  *              ldr x10, target
2146  *              br x10
2147  *      target:
2148  *              .quad dummy_tramp // plt target
2149  *
2150  * When a long-jump bpf trampoline is attached, the plt target is filled with
2151  * the trampoline address and the patchsite is patched to a bl instruction to
2152  * the plt:
2153  *
2154  *      bpf_prog:
2155  *              mov x9, lr
2156  *              bl plt // patchsite
2157  *              ...
2158  *              ret
2159  *
2160  *      plt:
2161  *              ldr x10, target
2162  *              br x10
2163  *      target:
2164  *              .quad <long-jump bpf trampoline address> // plt target
2165  *
2166  * The dummy_tramp is used to prevent another CPU from jumping to unknown
2167  * locations during the patching process, making the patching process easier.
2168  */
2169 int bpf_arch_text_poke(void *ip, enum bpf_text_poke_type poke_type,
2170                        void *old_addr, void *new_addr)
2171 {
2172         int ret;
2173         u32 old_insn;
2174         u32 new_insn;
2175         u32 replaced;
2176         struct bpf_plt *plt = NULL;
2177         unsigned long size = 0UL;
2178         unsigned long offset = ~0UL;
2179         enum aarch64_insn_branch_type branch_type;
2180         char namebuf[KSYM_NAME_LEN];
2181         void *image = NULL;
2182         u64 plt_target = 0ULL;
2183         bool poking_bpf_entry;
2184
2185         if (!__bpf_address_lookup((unsigned long)ip, &size, &offset, namebuf))
2186                 /* Only poking bpf text is supported. Since kernel function
2187                  * entry is set up by ftrace, we reply on ftrace to poke kernel
2188                  * functions.
2189                  */
2190                 return -ENOTSUPP;
2191
2192         image = ip - offset;
2193         /* zero offset means we're poking bpf prog entry */
2194         poking_bpf_entry = (offset == 0UL);
2195
2196         /* bpf prog entry, find plt and the real patchsite */
2197         if (poking_bpf_entry) {
2198                 /* plt locates at the end of bpf prog */
2199                 plt = image + size - PLT_TARGET_OFFSET;
2200
2201                 /* skip to the nop instruction in bpf prog entry:
2202                  * bti c // if BTI enabled
2203                  * mov x9, x30
2204                  * nop
2205                  */
2206                 ip = image + POKE_OFFSET * AARCH64_INSN_SIZE;
2207         }
2208
2209         /* long jump is only possible at bpf prog entry */
2210         if (WARN_ON((is_long_jump(ip, new_addr) || is_long_jump(ip, old_addr)) &&
2211                     !poking_bpf_entry))
2212                 return -EINVAL;
2213
2214         if (poke_type == BPF_MOD_CALL)
2215                 branch_type = AARCH64_INSN_BRANCH_LINK;
2216         else
2217                 branch_type = AARCH64_INSN_BRANCH_NOLINK;
2218
2219         if (gen_branch_or_nop(branch_type, ip, old_addr, plt, &old_insn) < 0)
2220                 return -EFAULT;
2221
2222         if (gen_branch_or_nop(branch_type, ip, new_addr, plt, &new_insn) < 0)
2223                 return -EFAULT;
2224
2225         if (is_long_jump(ip, new_addr))
2226                 plt_target = (u64)new_addr;
2227         else if (is_long_jump(ip, old_addr))
2228                 /* if the old target is a long jump and the new target is not,
2229                  * restore the plt target to dummy_tramp, so there is always a
2230                  * legal and harmless address stored in plt target, and we'll
2231                  * never jump from plt to an unknown place.
2232                  */
2233                 plt_target = (u64)&dummy_tramp;
2234
2235         if (plt_target) {
2236                 /* non-zero plt_target indicates we're patching a bpf prog,
2237                  * which is read only.
2238                  */
2239                 if (set_memory_rw(PAGE_MASK & ((uintptr_t)&plt->target), 1))
2240                         return -EFAULT;
2241                 WRITE_ONCE(plt->target, plt_target);
2242                 set_memory_ro(PAGE_MASK & ((uintptr_t)&plt->target), 1);
2243                 /* since plt target points to either the new trampoline
2244                  * or dummy_tramp, even if another CPU reads the old plt
2245                  * target value before fetching the bl instruction to plt,
2246                  * it will be brought back by dummy_tramp, so no barrier is
2247                  * required here.
2248                  */
2249         }
2250
2251         /* if the old target and the new target are both long jumps, no
2252          * patching is required
2253          */
2254         if (old_insn == new_insn)
2255                 return 0;
2256
2257         mutex_lock(&text_mutex);
2258         if (aarch64_insn_read(ip, &replaced)) {
2259                 ret = -EFAULT;
2260                 goto out;
2261         }
2262
2263         if (replaced != old_insn) {
2264                 ret = -EFAULT;
2265                 goto out;
2266         }
2267
2268         /* We call aarch64_insn_patch_text_nosync() to replace instruction
2269          * atomically, so no other CPUs will fetch a half-new and half-old
2270          * instruction. But there is chance that another CPU executes the
2271          * old instruction after the patching operation finishes (e.g.,
2272          * pipeline not flushed, or icache not synchronized yet).
2273          *
2274          * 1. when a new trampoline is attached, it is not a problem for
2275          *    different CPUs to jump to different trampolines temporarily.
2276          *
2277          * 2. when an old trampoline is freed, we should wait for all other
2278          *    CPUs to exit the trampoline and make sure the trampoline is no
2279          *    longer reachable, since bpf_tramp_image_put() function already
2280          *    uses percpu_ref and task-based rcu to do the sync, no need to call
2281          *    the sync version here, see bpf_tramp_image_put() for details.
2282          */
2283         ret = aarch64_insn_patch_text_nosync(ip, new_insn);
2284 out:
2285         mutex_unlock(&text_mutex);
2286
2287         return ret;
2288 }