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/filter.h>
  22 #include <linux/printk.h>
  23 #include <linux/skbuff.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25
  26 #include <asm/byteorder.h>
  27 #include <asm/cacheflush.h>
  28 #include <asm/debug-monitors.h>
  29
  30 #include "bpf_jit.h"
  31
  32 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  33
  34 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_REG + 0)
  35 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_REG + 1)
  36
  37 /* Map BPF registers to A64 registers */
  38 static const int bpf2a64[] = {
  39         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  40         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  41         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  42         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  43         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  44         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  45         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  46         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  47         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  48         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  49         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  50         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  51         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  52         /* read-only frame pointer to access stack */
  53         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  54         /* temporary register for internal BPF JIT */
  55         [TMP_REG_1] = A64_R(23),
  56         [TMP_REG_2] = A64_R(24),
  57 };
  58
  59 struct jit_ctx {
  60         const struct bpf_prog *prog;
  61         int idx;
  62         int tmp_used;
  63         int epilogue_offset;
  64         int *offset;
  65         u32 *image;
  66 };
  67
  68 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  69 {
  70         if (ctx->image != NULL)
  71                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  72
  73         ctx->idx++;
  74 }
  75
  76 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  77                                     struct jit_ctx *ctx)
  78 {
  79         u64 tmp = val;
  80         int shift = 0;
  81
  82         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  83         tmp >>= 16;
  84         shift += 16;
  85         while (tmp) {
  86                 if (tmp & 0xffff)
  87                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  88                 tmp >>= 16;
  89                 shift += 16;
  90         }
  91 }
  92
  93 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
  94                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
  95 {
  96         u16 hi = val >> 16;
  97         u16 lo = val & 0xffff;
  98
  99         if (hi & 0x8000) {
 100                 if (hi == 0xffff) {
 101                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 102                 } else {
 103                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 104                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 105                 }
 106         } else {
 107                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 108                 if (hi)
 109                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 110         }
 111 }
 112
 113 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 114                                  const struct jit_ctx *ctx)
 115 {
 116         int to = ctx->offset[bpf_to];
 117         /* -1 to account for the Branch instruction */
 118         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 119
 120         return to - from;
 121 }
 122
 123 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 124 {
 125         u32 *ptr;
 126         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 127         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 128                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 129 }
 130
 131 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 132 {
 133         int to = ctx->epilogue_offset;
 134         int from = ctx->idx;
 135
 136         return to - from;
 137 }
 138
 139 /* Stack must be multiples of 16B */
 140 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 141
 142 #define _STACK_SIZE \
 143         (MAX_BPF_STACK \
 144          + 4 /* extra for skb_copy_bits buffer */)
 145
 146 #define STACK_SIZE STACK_ALIGN(_STACK_SIZE)
 147
 148 static void build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 149 {
 150         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 151         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 152         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 153         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 154         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 155         const u8 tmp1 = bpf2a64[TMP_REG_1];
 156         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 157
 158         /*
 159          * BPF prog stack layout
 160          *
 161          *                         high
 162          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 163          *                        |FP/LR|
 164          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 165          *                        | ... | callee saved registers
 166          *                        +-----+
 167          *                        |     | x25/x26
 168          * BPF fp register => -80:+-----+ <= (BPF_FP)
 169          *                        |     |
 170          *                        | ... | BPF prog stack
 171          *                        |     |
 172          *                        +-----+ <= (BPF_FP - MAX_BPF_STACK)
 173          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 174          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - STACK_SIZE)
 175          *                        |     |
 176          *                        | ... | Function call stack
 177          *                        |     |
 178          *                        +-----+
 179          *                          low
 180          *
 181          */
 182
 183         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 184         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 185         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 186
 187         /* Save callee-saved register */
 188         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 189         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 190         if (ctx->tmp_used)
 191                 emit(A64_PUSH(tmp1, tmp2, A64_SP), ctx);
 192
 193         /* Save fp (x25) and x26. SP requires 16 bytes alignment */
 194         emit(A64_PUSH(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 195
 196         /* Set up BPF prog stack base register (x25) */
 197         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 198
 199         /* Set up function call stack */
 200         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 201 }
 202
 203 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 204 {
 205         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 206         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 207         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 208         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 209         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 210         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 211         const u8 tmp1 = bpf2a64[TMP_REG_1];
 212         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 213
 214         /* We're done with BPF stack */
 215         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 216
 217         /* Restore fs (x25) and x26 */
 218         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 219
 220         /* Restore callee-saved register */
 221         if (ctx->tmp_used)
 222                 emit(A64_POP(tmp1, tmp2, A64_SP), ctx);
 223         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 224         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 225
 226         /* Restore FP/LR registers */
 227         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 228
 229         /* Set return value */
 230         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 231
 232         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 233 }
 234
 235 /* JITs an eBPF instruction.
 236  * Returns:
 237  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 238  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 239  * <0 - failed to JIT.
 240  */
 241 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 242 {
 243         const u8 code = insn->code;
 244         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 245         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 246         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 247         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 248         const s16 off = insn->off;
 249         const s32 imm = insn->imm;
 250         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 251         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 252         u8 jmp_cond;
 253         s32 jmp_offset;
 254
 255 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 256         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 257             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 258                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 259                         i, imm, imm);                           \
 260                 return -EINVAL;                                 \
 261         }                                                       \
 262 } while (0)
 263 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 264 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 265
 266         switch (code) {
 267         /* dst = src */
 268         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 269         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 270                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 271                 break;
 272         /* dst = dst OP src */
 273         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 274         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 275                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 276                 break;
 277         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 278         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 279                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 280                 break;
 281         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 282         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 283                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 284                 break;
 285         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 286         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 287                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 288                 break;
 289         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 290         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 291                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 292                 break;
 293         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 294         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 295                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 296                 break;
 297         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 298         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 299         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 300         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 301         {
 302                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 303
 304                 /* if (src == 0) return 0 */
 305                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 306                 check_imm19(jmp_offset);
 307                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 308                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 309                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 310                 check_imm26(jmp_offset);
 311                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 312                 /* else */
 313                 switch (BPF_OP(code)) {
 314                 case BPF_DIV:
 315                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 316                         break;
 317                 case BPF_MOD:
 318                         ctx->tmp_used = 1;
 319                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 320                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 321                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 322                         break;
 323                 }
 324                 break;
 325         }
 326         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 327         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 328                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 329                 break;
 330         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 331         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 332                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 333                 break;
 334         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 335         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 336                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 337                 break;
 338         /* dst = -dst */
 339         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 340         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 341                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 342                 break;
 343         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 344         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 345         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 346 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 347                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 348                         goto emit_bswap_uxt;
 349 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 350                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 351                         goto emit_bswap_uxt;
 352 #endif
 353                 switch (imm) {
 354                 case 16:
 355                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 356                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 357                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 358                         break;
 359                 case 32:
 360                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 361                         /* upper 32 bits already cleared */
 362                         break;
 363                 case 64:
 364                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 365                         break;
 366                 }
 367                 break;
 368 emit_bswap_uxt:
 369                 switch (imm) {
 370                 case 16:
 371                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 372                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 373                         break;
 374                 case 32:
 375                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 376                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 377                         break;
 378                 case 64:
 379                         /* nop */
 380                         break;
 381                 }
 382                 break;
 383         /* dst = imm */
 384         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 385         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 386                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 387                 break;
 388         /* dst = dst OP imm */
 389         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 390         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 391                 ctx->tmp_used = 1;
 392                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 393                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 394                 break;
 395         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 396         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 397                 ctx->tmp_used = 1;
 398                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 399                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 400                 break;
 401         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 402         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 403                 ctx->tmp_used = 1;
 404                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 405                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 406                 break;
 407         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 408         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 409                 ctx->tmp_used = 1;
 410                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 411                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 412                 break;
 413         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 414         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 415                 ctx->tmp_used = 1;
 416                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 417                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 418                 break;
 419         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 420         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 421                 ctx->tmp_used = 1;
 422                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 423                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 424                 break;
 425         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 426         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 427                 ctx->tmp_used = 1;
 428                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 429                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 430                 break;
 431         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 432         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 433                 ctx->tmp_used = 1;
 434                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 435                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 436                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 437                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 438                 break;
 439         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 440         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 441                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 442                 break;
 443         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 444         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 445                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 446                 break;
 447         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 448         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 449                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 450                 break;
 451
 452         /* JUMP off */
 453         case BPF_JMP | BPF_JA:
 454                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 455                 check_imm26(jmp_offset);
 456                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 457                 break;
 458         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 459         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 460         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 461         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 462         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 463         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 464         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 465                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 466 emit_cond_jmp:
 467                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 468                 check_imm19(jmp_offset);
 469                 switch (BPF_OP(code)) {
 470                 case BPF_JEQ:
 471                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 472                         break;
 473                 case BPF_JGT:
 474                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 475                         break;
 476                 case BPF_JGE:
 477                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 478                         break;
 479                 case BPF_JNE:
 480                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 481                         break;
 482                 case BPF_JSGT:
 483                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 484                         break;
 485                 case BPF_JSGE:
 486                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 487                         break;
 488                 default:
 489                         return -EFAULT;
 490                 }
 491                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 492                 break;
 493         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 494                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 495                 goto emit_cond_jmp;
 496         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 497         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 498         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 499         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 500         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 501         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 502         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 503                 ctx->tmp_used = 1;
 504                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 505                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 506                 goto emit_cond_jmp;
 507         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 508                 ctx->tmp_used = 1;
 509                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 510                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 511                 goto emit_cond_jmp;
 512         /* function call */
 513         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 514         {
 515                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 516                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 517
 518                 ctx->tmp_used = 1;
 519                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 520                 emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 521                 emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 522                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 523                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 524                 emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 525                 break;
 526         }
 527         /* function return */
 528         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 529                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 530                    simply fallthrough to epilogue. */
 531                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 532                         break;
 533                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 534                 check_imm26(jmp_offset);
 535                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 536                 break;
 537
 538         /* dst = imm64 */
 539         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 540         {
 541                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 542                 u64 imm64;
 543
 544                 if (insn1.code != 0 || insn1.src_reg != 0 ||
 545                     insn1.dst_reg != 0 || insn1.off != 0) {
 546                         /* Note: verifier in BPF core must catch invalid
 547                          * instructions.
 548                          */
 549                         pr_err_once("Invalid BPF_LD_IMM64 instruction\n");
 550                         return -EINVAL;
 551                 }
 552
 553                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 554                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 555
 556                 return 1;
 557         }
 558
 559         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 560         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 561         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 562         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 563         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 564                 ctx->tmp_used = 1;
 565                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 566                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 567                 case BPF_W:
 568                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 569                         break;
 570                 case BPF_H:
 571                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 572                         break;
 573                 case BPF_B:
 574                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 575                         break;
 576                 case BPF_DW:
 577                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 578                         break;
 579                 }
 580                 break;
 581
 582         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 583         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 584         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 585         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 586         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 587                 /* Load imm to a register then store it */
 588                 ctx->tmp_used = 1;
 589                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 590                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 591                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 592                 case BPF_W:
 593                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 594                         break;
 595                 case BPF_H:
 596                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 597                         break;
 598                 case BPF_B:
 599                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 600                         break;
 601                 case BPF_DW:
 602                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 603                         break;
 604                 }
 605                 break;
 606
 607         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 608         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 609         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 610         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 611         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 612                 ctx->tmp_used = 1;
 613                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 614                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 615                 case BPF_W:
 616                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 617                         break;
 618                 case BPF_H:
 619                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 620                         break;
 621                 case BPF_B:
 622                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 623                         break;
 624                 case BPF_DW:
 625                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 626                         break;
 627                 }
 628                 break;
 629         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 630         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 631         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 632         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 633                 goto notyet;
 634
 635         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 636         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 637         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 638         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 639         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 640         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 641         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 642         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 643         {
 644                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 645                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 646                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 647                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 648                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 649                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 650                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 651                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 652                 int size;
 653
 654                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 655                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 656                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 657                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 658                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 659                 case BPF_W:
 660                         size = 4;
 661                         break;
 662                 case BPF_H:
 663                         size = 2;
 664                         break;
 665                 case BPF_B:
 666                         size = 1;
 667                         break;
 668                 default:
 669                         return -EINVAL;
 670                 }
 671                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 672                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, STACK_SIZE), ctx);
 673                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 674                 emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 675                 emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 676                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 677                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 678                 emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 679
 680                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 681                 check_imm19(jmp_offset);
 682                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 683                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 684                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 685                 case BPF_W:
 686                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 687 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 688                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 689 #endif
 690                         break;
 691                 case BPF_H:
 692                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 693 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 694                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 695 #endif
 696                         break;
 697                 case BPF_B:
 698                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 699                         break;
 700                 }
 701                 break;
 702         }
 703 notyet:
 704                 pr_info_once("*** NOT YET: opcode %02x ***\n", code);
 705                 return -EFAULT;
 706
 707         default:
 708                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 709                 return -EINVAL;
 710         }
 711
 712         return 0;
 713 }
 714
 715 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 716 {
 717         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 718         int i;
 719
 720         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 721                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 722                 int ret;
 723
 724                 ret = build_insn(insn, ctx);
 725
 726                 if (ctx->image == NULL)
 727                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 728
 729                 if (ret > 0) {
 730                         i++;
 731                         continue;
 732                 }
 733                 if (ret)
 734                         return ret;
 735         }
 736
 737         return 0;
 738 }
 739
 740 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 741 {
 742         int i;
 743
 744         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 745                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 746
 747                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 748                         return -1;
 749         }
 750
 751         return 0;
 752 }
 753
 754 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 755 {
 756         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 757 }
 758
 759 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 760 {
 761         /* Nothing to do here. We support Internal BPF. */
 762 }
 763
 764 void bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 765 {
 766         struct bpf_binary_header *header;
 767         struct jit_ctx ctx;
 768         int image_size;
 769         u8 *image_ptr;
 770
 771         if (!bpf_jit_enable)
 772                 return;
 773
 774         if (!prog || !prog->len)
 775                 return;
 776
 777         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 778         ctx.prog = prog;
 779
 780         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 781         if (ctx.offset == NULL)
 782                 return;
 783
 784         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 785
 786         /* Fake pass to fill in ctx->offset and ctx->tmp_used. */
 787         if (build_body(&ctx))
 788                 goto out;
 789
 790         build_prologue(&ctx);
 791
 792         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 793         build_epilogue(&ctx);
 794
 795         /* Now we know the actual image size. */
 796         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 797         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 798                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 799         if (header == NULL)
 800                 goto out;
 801
 802         /* 2. Now, the actual pass. */
 803
 804         ctx.image = (u32 *)image_ptr;
 805         ctx.idx = 0;
 806
 807         build_prologue(&ctx);
 808
 809         if (build_body(&ctx)) {
 810                 bpf_jit_binary_free(header);
 811                 goto out;
 812         }
 813
 814         build_epilogue(&ctx);
 815
 816         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 817         if (validate_code(&ctx)) {
 818                 bpf_jit_binary_free(header);
 819                 goto out;
 820         }
 821
 822         /* And we're done. */
 823         if (bpf_jit_enable > 1)
 824                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 825
 826         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 827
 828         set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
 829         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 830         prog->jited = 1;
 831 out:
 832         kfree(ctx.offset);
 833 }
 834
 835 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *prog)
 836 {
 837         unsigned long addr = (unsigned long)prog->bpf_func & PAGE_MASK;
 838         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
 839
 840         if (!prog->jited)
 841                 goto free_filter;
 842
 843         set_memory_rw(addr, header->pages);
 844         bpf_jit_binary_free(header);
 845
 846 free_filter:
 847         bpf_prog_unlock_free(prog);
 848 }