arch/arm64/net/bpf_jit_comp.c

   1 /*
   2  * BPF JIT compiler for ARM64
   3  *
   4  * Copyright (C) 2014-2016 Zi Shen Lim <zlim.lnx@gmail.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  */
  18
  19 #define pr_fmt(fmt) "bpf_jit: " fmt
  20
  21 #include <linux/bpf.h>
  22 #include <linux/filter.h>
  23 #include <linux/printk.h>
  24 #include <linux/skbuff.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26
  27 #include <asm/byteorder.h>
  28 #include <asm/cacheflush.h>
  29 #include <asm/debug-monitors.h>
  30
  31 #include "bpf_jit.h"
  32
  33 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_JIT_REG + 0)
  34 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_JIT_REG + 1)
  35 #define TCALL_CNT (MAX_BPF_JIT_REG + 2)
  36
  37 /* Map BPF registers to A64 registers */
  38 static const int bpf2a64[] = {
  39         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  40         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  41         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  42         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  43         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  44         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  45         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  46         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  47         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  48         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  49         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  50         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  51         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  52         /* read-only frame pointer to access stack */
  53         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  54         /* temporary registers for internal BPF JIT */
  55         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
  56         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
  57         /* tail_call_cnt */
  58         [TCALL_CNT] = A64_R(26),
  59         /* temporary register for blinding constants */
  60         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
  61 };
  62
  63 struct jit_ctx {
  64         const struct bpf_prog *prog;
  65         int idx;
  66         int epilogue_offset;
  67         int *offset;
  68         u32 *image;
  69 };
  70
  71 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  72 {
  73         if (ctx->image != NULL)
  74                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  75
  76         ctx->idx++;
  77 }
  78
  79 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  80                                     struct jit_ctx *ctx)
  81 {
  82         u64 tmp = val;
  83         int shift = 0;
  84
  85         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  86         tmp >>= 16;
  87         shift += 16;
  88         while (tmp) {
  89                 if (tmp & 0xffff)
  90                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  91                 tmp >>= 16;
  92                 shift += 16;
  93         }
  94 }
  95
  96 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
  97                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
  98 {
  99         u16 hi = val >> 16;
 100         u16 lo = val & 0xffff;
 101
 102         if (hi & 0x8000) {
 103                 if (hi == 0xffff) {
 104                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 105                 } else {
 106                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 107                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 108                 }
 109         } else {
 110                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 111                 if (hi)
 112                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 113         }
 114 }
 115
 116 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 117                                  const struct jit_ctx *ctx)
 118 {
 119         int to = ctx->offset[bpf_to];
 120         /* -1 to account for the Branch instruction */
 121         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 122
 123         return to - from;
 124 }
 125
 126 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 127 {
 128         u32 *ptr;
 129         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 130         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 131                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 132 }
 133
 134 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 135 {
 136         int to = ctx->epilogue_offset;
 137         int from = ctx->idx;
 138
 139         return to - from;
 140 }
 141
 142 /* Stack must be multiples of 16B */
 143 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 144
 145 #define _STACK_SIZE \
 146         (MAX_BPF_STACK \
 147          + 4 /* extra for skb_copy_bits buffer */)
 148
 149 #define STACK_SIZE STACK_ALIGN(_STACK_SIZE)
 150
 151 #define PROLOGUE_OFFSET 8
 152
 153 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 154 {
 155         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 156         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 157         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 158         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 159         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 160         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 161         const int idx0 = ctx->idx;
 162         int cur_offset;
 163
 164         /*
 165          * BPF prog stack layout
 166          *
 167          *                         high
 168          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 169          *                        |FP/LR|
 170          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 171          *                        | ... | callee saved registers
 172          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
 173          *                        |     |
 174          *                        | ... | BPF prog stack
 175          *                        |     |
 176          *                        +-----+ <= (BPF_FP - MAX_BPF_STACK)
 177          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 178          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - STACK_SIZE)
 179          *                        |     |
 180          *                        | ... | Function call stack
 181          *                        |     |
 182          *                        +-----+
 183          *                          low
 184          *
 185          */
 186
 187         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 188         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 189         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 190
 191         /* Save callee-saved registers */
 192         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 193         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 194         emit(A64_PUSH(fp, tcc, A64_SP), ctx);
 195
 196         /* Set up BPF prog stack base register */
 197         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 198
 199         /* Initialize tail_call_cnt */
 200         emit(A64_MOVZ(1, tcc, 0, 0), ctx);
 201
 202         /* Set up function call stack */
 203         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 204
 205         cur_offset = ctx->idx - idx0;
 206         if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
 207                 pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
 208                             cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
 209                 return -1;
 210         }
 211         return 0;
 212 }
 213
 214 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
 215 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
 216 {
 217         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
 218         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
 219         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
 220
 221         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 222         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
 223         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 224         const int idx0 = ctx->idx;
 225 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
 226 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
 227         size_t off;
 228
 229         /* if (index >= array->map.max_entries)
 230          *     goto out;
 231          */
 232         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
 233         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 234         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
 235         emit(A64_MOV(0, r3, r3), ctx);
 236         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
 237         emit(A64_B_(A64_COND_CS, jmp_offset), ctx);
 238
 239         /* if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 240          *     goto out;
 241          * tail_call_cnt++;
 242          */
 243         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
 244         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
 245         emit(A64_B_(A64_COND_HI, jmp_offset), ctx);
 246         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
 247
 248         /* prog = array->ptrs[index];
 249          * if (prog == NULL)
 250          *     goto out;
 251          */
 252         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
 253         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 254         emit(A64_ADD(1, tmp, r2, tmp), ctx);
 255         emit(A64_LSL(1, prg, r3, 3), ctx);
 256         emit(A64_LDR64(prg, tmp, prg), ctx);
 257         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
 258
 259         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_size); */
 260         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
 261         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 262         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
 263         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
 264         emit(A64_BR(tmp), ctx);
 265
 266         /* out: */
 267         if (out_offset == -1)
 268                 out_offset = cur_offset;
 269         if (cur_offset != out_offset) {
 270                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
 271                             cur_offset, out_offset);
 272                 return -1;
 273         }
 274         return 0;
 275 #undef cur_offset
 276 #undef jmp_offset
 277 }
 278
 279 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 280 {
 281         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 282         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 283         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 284         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 285         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 286         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 287
 288         /* We're done with BPF stack */
 289         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 290
 291         /* Restore fs (x25) and x26 */
 292         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 293
 294         /* Restore callee-saved register */
 295         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 296         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 297
 298         /* Restore FP/LR registers */
 299         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 300
 301         /* Set return value */
 302         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 303
 304         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 305 }
 306
 307 /* JITs an eBPF instruction.
 308  * Returns:
 309  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 310  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 311  * <0 - failed to JIT.
 312  */
 313 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 314 {
 315         const u8 code = insn->code;
 316         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 317         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 318         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 319         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 320         const s16 off = insn->off;
 321         const s32 imm = insn->imm;
 322         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 323         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 324         u8 jmp_cond;
 325         s32 jmp_offset;
 326
 327 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 328         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 329             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 330                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 331                         i, imm, imm);                           \
 332                 return -EINVAL;                                 \
 333         }                                                       \
 334 } while (0)
 335 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 336 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 337
 338         switch (code) {
 339         /* dst = src */
 340         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 341         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 342                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 343                 break;
 344         /* dst = dst OP src */
 345         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 346         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 347                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 348                 break;
 349         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 350         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 351                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 352                 break;
 353         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 354         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 355                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 356                 break;
 357         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 358         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 359                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 360                 break;
 361         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 362         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 363                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 364                 break;
 365         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 366         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 367                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 368                 break;
 369         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 370         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 371         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 372         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 373         {
 374                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 375
 376                 /* if (src == 0) return 0 */
 377                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 378                 check_imm19(jmp_offset);
 379                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 380                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 381                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 382                 check_imm26(jmp_offset);
 383                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 384                 /* else */
 385                 switch (BPF_OP(code)) {
 386                 case BPF_DIV:
 387                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 388                         break;
 389                 case BPF_MOD:
 390                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 391                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 392                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 393                         break;
 394                 }
 395                 break;
 396         }
 397         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 398         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 399                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 400                 break;
 401         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 402         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 403                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 404                 break;
 405         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 406         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 407                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 408                 break;
 409         /* dst = -dst */
 410         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 411         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 412                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 413                 break;
 414         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 415         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 416         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 417 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 418                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 419                         goto emit_bswap_uxt;
 420 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 421                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 422                         goto emit_bswap_uxt;
 423 #endif
 424                 switch (imm) {
 425                 case 16:
 426                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 427                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 428                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 429                         break;
 430                 case 32:
 431                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 432                         /* upper 32 bits already cleared */
 433                         break;
 434                 case 64:
 435                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 436                         break;
 437                 }
 438                 break;
 439 emit_bswap_uxt:
 440                 switch (imm) {
 441                 case 16:
 442                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 443                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 444                         break;
 445                 case 32:
 446                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 447                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 448                         break;
 449                 case 64:
 450                         /* nop */
 451                         break;
 452                 }
 453                 break;
 454         /* dst = imm */
 455         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 456         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 457                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 458                 break;
 459         /* dst = dst OP imm */
 460         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 461         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 462                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 463                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 464                 break;
 465         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 466         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 467                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 468                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 469                 break;
 470         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 471         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 472                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 473                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 474                 break;
 475         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 476         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 477                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 478                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 479                 break;
 480         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 481         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 482                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 483                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 484                 break;
 485         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 486         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 487                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 488                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 489                 break;
 490         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 491         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 492                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 493                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 494                 break;
 495         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 496         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 497                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 498                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 499                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 500                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 501                 break;
 502         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 503         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 504                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 505                 break;
 506         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 507         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 508                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 509                 break;
 510         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 511         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 512                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 513                 break;
 514
 515         /* JUMP off */
 516         case BPF_JMP | BPF_JA:
 517                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 518                 check_imm26(jmp_offset);
 519                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 520                 break;
 521         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 522         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 523         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 524         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 525         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 526         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 527         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 528                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 529 emit_cond_jmp:
 530                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 531                 check_imm19(jmp_offset);
 532                 switch (BPF_OP(code)) {
 533                 case BPF_JEQ:
 534                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 535                         break;
 536                 case BPF_JGT:
 537                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 538                         break;
 539                 case BPF_JGE:
 540                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 541                         break;
 542                 case BPF_JSET:
 543                 case BPF_JNE:
 544                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 545                         break;
 546                 case BPF_JSGT:
 547                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 548                         break;
 549                 case BPF_JSGE:
 550                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 551                         break;
 552                 default:
 553                         return -EFAULT;
 554                 }
 555                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 556                 break;
 557         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 558                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 559                 goto emit_cond_jmp;
 560         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 561         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 562         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 563         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 564         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 565         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 566         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 567                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 568                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 569                 goto emit_cond_jmp;
 570         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 571                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 572                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 573                 goto emit_cond_jmp;
 574         /* function call */
 575         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 576         {
 577                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 578                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 579
 580                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 581                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 582                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 583                 break;
 584         }
 585         /* tail call */
 586         case BPF_JMP | BPF_CALL | BPF_X:
 587                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
 588                         return -EFAULT;
 589                 break;
 590         /* function return */
 591         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 592                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 593                    simply fallthrough to epilogue. */
 594                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 595                         break;
 596                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 597                 check_imm26(jmp_offset);
 598                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 599                 break;
 600
 601         /* dst = imm64 */
 602         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 603         {
 604                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 605                 u64 imm64;
 606
 607                 if (insn1.code != 0 || insn1.src_reg != 0 ||
 608                     insn1.dst_reg != 0 || insn1.off != 0) {
 609                         /* Note: verifier in BPF core must catch invalid
 610                          * instructions.
 611                          */
 612                         pr_err_once("Invalid BPF_LD_IMM64 instruction\n");
 613                         return -EINVAL;
 614                 }
 615
 616                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 617                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 618
 619                 return 1;
 620         }
 621
 622         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 623         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 624         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 625         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 626         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 627                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 628                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 629                 case BPF_W:
 630                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 631                         break;
 632                 case BPF_H:
 633                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 634                         break;
 635                 case BPF_B:
 636                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 637                         break;
 638                 case BPF_DW:
 639                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 640                         break;
 641                 }
 642                 break;
 643
 644         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 645         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 646         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 647         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 648         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 649                 /* Load imm to a register then store it */
 650                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 651                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 652                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 653                 case BPF_W:
 654                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 655                         break;
 656                 case BPF_H:
 657                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 658                         break;
 659                 case BPF_B:
 660                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 661                         break;
 662                 case BPF_DW:
 663                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 664                         break;
 665                 }
 666                 break;
 667
 668         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 669         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 670         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 671         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 672         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 673                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 674                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 675                 case BPF_W:
 676                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 677                         break;
 678                 case BPF_H:
 679                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 680                         break;
 681                 case BPF_B:
 682                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 683                         break;
 684                 case BPF_DW:
 685                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 686                         break;
 687                 }
 688                 break;
 689         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 690         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 691         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 692         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 693                 goto notyet;
 694
 695         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 696         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 697         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 698         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 699         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 700         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 701         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 702         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 703         {
 704                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 705                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 706                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 707                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 708                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 709                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 710                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 711                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 712                 int size;
 713
 714                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 715                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 716                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 717                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 718                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 719                 case BPF_W:
 720                         size = 4;
 721                         break;
 722                 case BPF_H:
 723                         size = 2;
 724                         break;
 725                 case BPF_B:
 726                         size = 1;
 727                         break;
 728                 default:
 729                         return -EINVAL;
 730                 }
 731                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 732                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, STACK_SIZE), ctx);
 733                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 734                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 735                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 736
 737                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 738                 check_imm19(jmp_offset);
 739                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 740                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 741                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 742                 case BPF_W:
 743                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 744 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 745                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 746 #endif
 747                         break;
 748                 case BPF_H:
 749                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 750 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 751                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 752 #endif
 753                         break;
 754                 case BPF_B:
 755                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 756                         break;
 757                 }
 758                 break;
 759         }
 760 notyet:
 761                 pr_info_once("*** NOT YET: opcode %02x ***\n", code);
 762                 return -EFAULT;
 763
 764         default:
 765                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 766                 return -EINVAL;
 767         }
 768
 769         return 0;
 770 }
 771
 772 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 773 {
 774         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 775         int i;
 776
 777         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 778                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 779                 int ret;
 780
 781                 ret = build_insn(insn, ctx);
 782                 if (ret > 0) {
 783                         i++;
 784                         if (ctx->image == NULL)
 785                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
 786                         continue;
 787                 }
 788                 if (ctx->image == NULL)
 789                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 790                 if (ret)
 791                         return ret;
 792         }
 793
 794         return 0;
 795 }
 796
 797 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 798 {
 799         int i;
 800
 801         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 802                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 803
 804                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 805                         return -1;
 806         }
 807
 808         return 0;
 809 }
 810
 811 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 812 {
 813         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 814 }
 815
 816 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 817 {
 818         /* Nothing to do here. We support Internal BPF. */
 819 }
 820
 821 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 822 {
 823         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 824         struct bpf_binary_header *header;
 825         bool tmp_blinded = false;
 826         struct jit_ctx ctx;
 827         int image_size;
 828         u8 *image_ptr;
 829
 830         if (!bpf_jit_enable)
 831                 return orig_prog;
 832
 833         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 834         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 835          * we must fall back to the interpreter.
 836          */
 837         if (IS_ERR(tmp))
 838                 return orig_prog;
 839         if (tmp != prog) {
 840                 tmp_blinded = true;
 841                 prog = tmp;
 842         }
 843
 844         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 845         ctx.prog = prog;
 846
 847         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 848         if (ctx.offset == NULL) {
 849                 prog = orig_prog;
 850                 goto out;
 851         }
 852
 853         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 854
 855         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 856         if (build_body(&ctx)) {
 857                 prog = orig_prog;
 858                 goto out_off;
 859         }
 860
 861         if (build_prologue(&ctx)) {
 862                 prog = orig_prog;
 863                 goto out_off;
 864         }
 865
 866         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 867         build_epilogue(&ctx);
 868
 869         /* Now we know the actual image size. */
 870         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 871         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 872                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 873         if (header == NULL) {
 874                 prog = orig_prog;
 875                 goto out_off;
 876         }
 877
 878         /* 2. Now, the actual pass. */
 879
 880         ctx.image = (u32 *)image_ptr;
 881         ctx.idx = 0;
 882
 883         build_prologue(&ctx);
 884
 885         if (build_body(&ctx)) {
 886                 bpf_jit_binary_free(header);
 887                 prog = orig_prog;
 888                 goto out_off;
 889         }
 890
 891         build_epilogue(&ctx);
 892
 893         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 894         if (validate_code(&ctx)) {
 895                 bpf_jit_binary_free(header);
 896                 prog = orig_prog;
 897                 goto out_off;
 898         }
 899
 900         /* And we're done. */
 901         if (bpf_jit_enable > 1)
 902                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 903
 904         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 905
 906         set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
 907         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 908         prog->jited = 1;
 909
 910 out_off:
 911         kfree(ctx.offset);
 912 out:
 913         if (tmp_blinded)
 914                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 915                                            tmp : orig_prog);
 916         return prog;
 917 }
 918
 919 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *prog)
 920 {
 921         unsigned long addr = (unsigned long)prog->bpf_func & PAGE_MASK;
 922         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
 923
 924         if (!prog->jited)
 925                 goto free_filter;
 926
 927         set_memory_rw(addr, header->pages);
 928         bpf_jit_binary_free(header);
 929
 930 free_filter:
 931         bpf_prog_unlock_free(prog);
 932 }