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/slab.h>
  25
  26 #include <asm/byteorder.h>
  27 #include <asm/cacheflush.h>
  28 #include <asm/debug-monitors.h>
  29 #include <asm/set_memory.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 #define TMP_REG_3 (MAX_BPF_JIT_REG + 3)
  37
  38 /* Map BPF registers to A64 registers */
  39 static const int bpf2a64[] = {
  40         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  41         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  42         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  43         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  44         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  45         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  46         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  47         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  48         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  49         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  50         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  51         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  52         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  53         /* read-only frame pointer to access stack */
  54         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  55         /* temporary registers for internal BPF JIT */
  56         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
  57         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
  58         [TMP_REG_3] = A64_R(12),
  59         /* tail_call_cnt */
  60         [TCALL_CNT] = A64_R(26),
  61         /* temporary register for blinding constants */
  62         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
  63 };
  64
  65 struct jit_ctx {
  66         const struct bpf_prog *prog;
  67         int idx;
  68         int epilogue_offset;
  69         int *offset;
  70         __le32 *image;
  71         u32 stack_size;
  72 };
  73
  74 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  75 {
  76         if (ctx->image != NULL)
  77                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  78
  79         ctx->idx++;
  80 }
  81
  82 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
  83                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
  84 {
  85         u16 hi = val >> 16;
  86         u16 lo = val & 0xffff;
  87
  88         if (hi & 0x8000) {
  89                 if (hi == 0xffff) {
  90                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
  91                 } else {
  92                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
  93                         if (lo != 0xffff)
  94                                 emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
  95                 }
  96         } else {
  97                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
  98                 if (hi)
  99                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 100         }
 101 }
 102
 103 static int i64_i16_blocks(const u64 val, bool inverse)
 104 {
 105         return (((val >>  0) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000)) +
 106                (((val >> 16) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000)) +
 107                (((val >> 32) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000)) +
 108                (((val >> 48) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000));
 109 }
 110
 111 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
 112                                     struct jit_ctx *ctx)
 113 {
 114         u64 nrm_tmp = val, rev_tmp = ~val;
 115         bool inverse;
 116         int shift;
 117
 118         if (!(nrm_tmp >> 32))
 119                 return emit_a64_mov_i(0, reg, (u32)val, ctx);
 120
 121         inverse = i64_i16_blocks(nrm_tmp, true) < i64_i16_blocks(nrm_tmp, false);
 122         shift = max(round_down((inverse ? (fls64(rev_tmp) - 1) :
 123                                           (fls64(nrm_tmp) - 1)), 16), 0);
 124         if (inverse)
 125                 emit(A64_MOVN(1, reg, (rev_tmp >> shift) & 0xffff, shift), ctx);
 126         else
 127                 emit(A64_MOVZ(1, reg, (nrm_tmp >> shift) & 0xffff, shift), ctx);
 128         shift -= 16;
 129         while (shift >= 0) {
 130                 if (((nrm_tmp >> shift) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000))
 131                         emit(A64_MOVK(1, reg, (nrm_tmp >> shift) & 0xffff, shift), ctx);
 132                 shift -= 16;
 133         }
 134 }
 135
 136 /*
 137  * Kernel addresses in the vmalloc space use at most 48 bits, and the
 138  * remaining bits are guaranteed to be 0x1. So we can compose the address
 139  * with a fixed length movn/movk/movk sequence.
 140  */
 141 static inline void emit_addr_mov_i64(const int reg, const u64 val,
 142                                      struct jit_ctx *ctx)
 143 {
 144         u64 tmp = val;
 145         int shift = 0;
 146
 147         emit(A64_MOVN(1, reg, ~tmp & 0xffff, shift), ctx);
 148         while (shift < 32) {
 149                 tmp >>= 16;
 150                 shift += 16;
 151                 emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
 152         }
 153 }
 154
 155 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 156                                  const struct jit_ctx *ctx)
 157 {
 158         int to = ctx->offset[bpf_to];
 159         /* -1 to account for the Branch instruction */
 160         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 161
 162         return to - from;
 163 }
 164
 165 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 166 {
 167         __le32 *ptr;
 168         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 169         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 170                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 171 }
 172
 173 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 174 {
 175         int to = ctx->epilogue_offset;
 176         int from = ctx->idx;
 177
 178         return to - from;
 179 }
 180
 181 /* Stack must be multiples of 16B */
 182 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 183
 184 /* Tail call offset to jump into */
 185 #define PROLOGUE_OFFSET 7
 186
 187 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx, bool ebpf_from_cbpf)
 188 {
 189         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 190         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 191         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 192         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 193         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 194         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 195         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 196         const int idx0 = ctx->idx;
 197         int cur_offset;
 198
 199         /*
 200          * BPF prog stack layout
 201          *
 202          *                         high
 203          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 204          *                        |FP/LR|
 205          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 206          *                        | ... | callee saved registers
 207          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
 208          *                        |     |
 209          *                        | ... | BPF prog stack
 210          *                        |     |
 211          *                        +-----+ <= (BPF_FP - prog->aux->stack_depth)
 212          *                        |RSVD | padding
 213          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - ctx->stack_size)
 214          *                        |     |
 215          *                        | ... | Function call stack
 216          *                        |     |
 217          *                        +-----+
 218          *                          low
 219          *
 220          */
 221
 222         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 223         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 224         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 225
 226         /* Save callee-saved registers */
 227         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 228         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 229         emit(A64_PUSH(fp, tcc, A64_SP), ctx);
 230
 231         /* Set up BPF prog stack base register */
 232         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 233
 234         if (!ebpf_from_cbpf) {
 235                 /* Initialize tail_call_cnt */
 236                 emit(A64_MOVZ(1, tcc, 0, 0), ctx);
 237
 238                 cur_offset = ctx->idx - idx0;
 239                 if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
 240                         pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
 241                                     cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
 242                         return -1;
 243                 }
 244         }
 245
 246         ctx->stack_size = STACK_ALIGN(prog->aux->stack_depth);
 247
 248         /* Set up function call stack */
 249         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
 254 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
 255 {
 256         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
 257         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
 258         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
 259
 260         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 261         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
 262         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 263         const int idx0 = ctx->idx;
 264 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
 265 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
 266         size_t off;
 267
 268         /* if (index >= array->map.max_entries)
 269          *     goto out;
 270          */
 271         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
 272         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 273         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
 274         emit(A64_MOV(0, r3, r3), ctx);
 275         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
 276         emit(A64_B_(A64_COND_CS, jmp_offset), ctx);
 277
 278         /* if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 279          *     goto out;
 280          * tail_call_cnt++;
 281          */
 282         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
 283         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
 284         emit(A64_B_(A64_COND_HI, jmp_offset), ctx);
 285         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
 286
 287         /* prog = array->ptrs[index];
 288          * if (prog == NULL)
 289          *     goto out;
 290          */
 291         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
 292         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 293         emit(A64_ADD(1, tmp, r2, tmp), ctx);
 294         emit(A64_LSL(1, prg, r3, 3), ctx);
 295         emit(A64_LDR64(prg, tmp, prg), ctx);
 296         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
 297
 298         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_offset); */
 299         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
 300         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 301         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
 302         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
 303         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 304         emit(A64_BR(tmp), ctx);
 305
 306         /* out: */
 307         if (out_offset == -1)
 308                 out_offset = cur_offset;
 309         if (cur_offset != out_offset) {
 310                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
 311                             cur_offset, out_offset);
 312                 return -1;
 313         }
 314         return 0;
 315 #undef cur_offset
 316 #undef jmp_offset
 317 }
 318
 319 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 320 {
 321         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 322         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 323         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 324         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 325         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 326         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 327
 328         /* We're done with BPF stack */
 329         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 330
 331         /* Restore fs (x25) and x26 */
 332         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 333
 334         /* Restore callee-saved register */
 335         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 336         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 337
 338         /* Restore FP/LR registers */
 339         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 340
 341         /* Set return value */
 342         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 343
 344         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 345 }
 346
 347 /* JITs an eBPF instruction.
 348  * Returns:
 349  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 350  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 351  * <0 - failed to JIT.
 352  */
 353 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx,
 354                       bool extra_pass)
 355 {
 356         const u8 code = insn->code;
 357         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 358         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 359         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 360         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 361         const u8 tmp3 = bpf2a64[TMP_REG_3];
 362         const s16 off = insn->off;
 363         const s32 imm = insn->imm;
 364         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 365         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64 ||
 366                           BPF_CLASS(code) == BPF_JMP;
 367         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
 368         u8 jmp_cond, reg;
 369         s32 jmp_offset;
 370
 371 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 372         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 373             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 374                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 375                         i, imm, imm);                           \
 376                 return -EINVAL;                                 \
 377         }                                                       \
 378 } while (0)
 379 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 380 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 381
 382         switch (code) {
 383         /* dst = src */
 384         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 385         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 386                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 387                 break;
 388         /* dst = dst OP src */
 389         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 390         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 391                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 392                 break;
 393         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 394         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 395                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 396                 break;
 397         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 398         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 399                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 400                 break;
 401         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 402         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 403                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 404                 break;
 405         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 406         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 407                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 408                 break;
 409         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 410         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 411                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 412                 break;
 413         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 414         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 415         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 416         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 417                 switch (BPF_OP(code)) {
 418                 case BPF_DIV:
 419                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 420                         break;
 421                 case BPF_MOD:
 422                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 423                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 424                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 425                         break;
 426                 }
 427                 break;
 428         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 429         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 430                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 431                 break;
 432         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 433         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 434                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 435                 break;
 436         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 437         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 438                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 439                 break;
 440         /* dst = -dst */
 441         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 442         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 443                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 444                 break;
 445         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 446         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 447         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 448 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 449                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 450                         goto emit_bswap_uxt;
 451 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 452                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 453                         goto emit_bswap_uxt;
 454 #endif
 455                 switch (imm) {
 456                 case 16:
 457                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 458                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 459                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 460                         break;
 461                 case 32:
 462                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 463                         /* upper 32 bits already cleared */
 464                         break;
 465                 case 64:
 466                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 467                         break;
 468                 }
 469                 break;
 470 emit_bswap_uxt:
 471                 switch (imm) {
 472                 case 16:
 473                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 474                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 475                         break;
 476                 case 32:
 477                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 478                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 479                         break;
 480                 case 64:
 481                         /* nop */
 482                         break;
 483                 }
 484                 break;
 485         /* dst = imm */
 486         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 487         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 488                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 489                 break;
 490         /* dst = dst OP imm */
 491         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 492         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 493                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 494                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 495                 break;
 496         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 497         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 498                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 499                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 500                 break;
 501         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 502         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 503                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 504                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 505                 break;
 506         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 507         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 508                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 509                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 510                 break;
 511         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 512         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 513                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 514                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 515                 break;
 516         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 517         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 518                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 519                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 520                 break;
 521         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 522         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 523                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 524                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 525                 break;
 526         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 527         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 528                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 529                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 530                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 531                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 532                 break;
 533         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 534         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 535                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 536                 break;
 537         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 538         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 539                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 540                 break;
 541         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 542         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 543                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 544                 break;
 545
 546         /* JUMP off */
 547         case BPF_JMP | BPF_JA:
 548                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 549                 check_imm26(jmp_offset);
 550                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 551                 break;
 552         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 553         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 554         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 555         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_X:
 556         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 557         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_X:
 558         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 559         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 560         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_X:
 561         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 562         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_X:
 563         case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_X:
 564         case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_X:
 565         case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_X:
 566         case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_X:
 567         case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_X:
 568         case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_X:
 569         case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_X:
 570         case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_X:
 571         case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_X:
 572         case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_X:
 573                 emit(A64_CMP(is64, dst, src), ctx);
 574 emit_cond_jmp:
 575                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 576                 check_imm19(jmp_offset);
 577                 switch (BPF_OP(code)) {
 578                 case BPF_JEQ:
 579                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 580                         break;
 581                 case BPF_JGT:
 582                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 583                         break;
 584                 case BPF_JLT:
 585                         jmp_cond = A64_COND_CC;
 586                         break;
 587                 case BPF_JGE:
 588                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 589                         break;
 590                 case BPF_JLE:
 591                         jmp_cond = A64_COND_LS;
 592                         break;
 593                 case BPF_JSET:
 594                 case BPF_JNE:
 595                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 596                         break;
 597                 case BPF_JSGT:
 598                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 599                         break;
 600                 case BPF_JSLT:
 601                         jmp_cond = A64_COND_LT;
 602                         break;
 603                 case BPF_JSGE:
 604                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 605                         break;
 606                 case BPF_JSLE:
 607                         jmp_cond = A64_COND_LE;
 608                         break;
 609                 default:
 610                         return -EFAULT;
 611                 }
 612                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 613                 break;
 614         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 615         case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_X:
 616                 emit(A64_TST(is64, dst, src), ctx);
 617                 goto emit_cond_jmp;
 618         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 619         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 620         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 621         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_K:
 622         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 623         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_K:
 624         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 625         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 626         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_K:
 627         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 628         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_K:
 629         case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_K:
 630         case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_K:
 631         case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_K:
 632         case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_K:
 633         case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_K:
 634         case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_K:
 635         case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_K:
 636         case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_K:
 637         case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_K:
 638         case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_K:
 639                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 640                 emit(A64_CMP(is64, dst, tmp), ctx);
 641                 goto emit_cond_jmp;
 642         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 643         case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_K:
 644                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 645                 emit(A64_TST(is64, dst, tmp), ctx);
 646                 goto emit_cond_jmp;
 647         /* function call */
 648         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 649         {
 650                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 651                 bool func_addr_fixed;
 652                 u64 func_addr;
 653                 int ret;
 654
 655                 ret = bpf_jit_get_func_addr(ctx->prog, insn, extra_pass,
 656                                             &func_addr, &func_addr_fixed);
 657                 if (ret < 0)
 658                         return ret;
 659                 emit_addr_mov_i64(tmp, func_addr, ctx);
 660                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 661                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 662                 break;
 663         }
 664         /* tail call */
 665         case BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL:
 666                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
 667                         return -EFAULT;
 668                 break;
 669         /* function return */
 670         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 671                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 672                    simply fallthrough to epilogue. */
 673                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 674                         break;
 675                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 676                 check_imm26(jmp_offset);
 677                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 678                 break;
 679
 680         /* dst = imm64 */
 681         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 682         {
 683                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 684                 u64 imm64;
 685
 686                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 687                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 688
 689                 return 1;
 690         }
 691
 692         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 693         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 694         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 695         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 696         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 697                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 698                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 699                 case BPF_W:
 700                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 701                         break;
 702                 case BPF_H:
 703                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 704                         break;
 705                 case BPF_B:
 706                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 707                         break;
 708                 case BPF_DW:
 709                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 710                         break;
 711                 }
 712                 break;
 713
 714         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 715         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 716         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 717         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 718         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 719                 /* Load imm to a register then store it */
 720                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 721                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 722                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 723                 case BPF_W:
 724                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 725                         break;
 726                 case BPF_H:
 727                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 728                         break;
 729                 case BPF_B:
 730                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 731                         break;
 732                 case BPF_DW:
 733                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 734                         break;
 735                 }
 736                 break;
 737
 738         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 739         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 740         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 741         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 742         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 743                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 744                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 745                 case BPF_W:
 746                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 747                         break;
 748                 case BPF_H:
 749                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 750                         break;
 751                 case BPF_B:
 752                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 753                         break;
 754                 case BPF_DW:
 755                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 756                         break;
 757                 }
 758                 break;
 759
 760         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 761         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 762         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 763         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 764                 if (!off) {
 765                         reg = dst;
 766                 } else {
 767                         emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 768                         emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
 769                         reg = tmp;
 770                 }
 771                 if (cpus_have_cap(ARM64_HAS_LSE_ATOMICS)) {
 772                         emit(A64_STADD(isdw, reg, src), ctx);
 773                 } else {
 774                         emit(A64_LDXR(isdw, tmp2, reg), ctx);
 775                         emit(A64_ADD(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
 776                         emit(A64_STXR(isdw, tmp2, reg, tmp3), ctx);
 777                         jmp_offset = -3;
 778                         check_imm19(jmp_offset);
 779                         emit(A64_CBNZ(0, tmp3, jmp_offset), ctx);
 780                 }
 781                 break;
 782
 783         default:
 784                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 785                 return -EINVAL;
 786         }
 787
 788         return 0;
 789 }
 790
 791 static int build_body(struct jit_ctx *ctx, bool extra_pass)
 792 {
 793         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 794         int i;
 795
 796         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 797                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 798                 int ret;
 799
 800                 ret = build_insn(insn, ctx, extra_pass);
 801                 if (ret > 0) {
 802                         i++;
 803                         if (ctx->image == NULL)
 804                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
 805                         continue;
 806                 }
 807                 if (ctx->image == NULL)
 808                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 809                 if (ret)
 810                         return ret;
 811         }
 812
 813         return 0;
 814 }
 815
 816 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 817 {
 818         int i;
 819
 820         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 821                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 822
 823                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 824                         return -1;
 825         }
 826
 827         return 0;
 828 }
 829
 830 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 831 {
 832         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 833 }
 834
 835 struct arm64_jit_data {
 836         struct bpf_binary_header *header;
 837         u8 *image;
 838         struct jit_ctx ctx;
 839 };
 840
 841 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 842 {
 843         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 844         struct bpf_binary_header *header;
 845         struct arm64_jit_data *jit_data;
 846         bool was_classic = bpf_prog_was_classic(prog);
 847         bool tmp_blinded = false;
 848         bool extra_pass = false;
 849         struct jit_ctx ctx;
 850         int image_size;
 851         u8 *image_ptr;
 852
 853         if (!prog->jit_requested)
 854                 return orig_prog;
 855
 856         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 857         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 858          * we must fall back to the interpreter.
 859          */
 860         if (IS_ERR(tmp))
 861                 return orig_prog;
 862         if (tmp != prog) {
 863                 tmp_blinded = true;
 864                 prog = tmp;
 865         }
 866
 867         jit_data = prog->aux->jit_data;
 868         if (!jit_data) {
 869                 jit_data = kzalloc(sizeof(*jit_data), GFP_KERNEL);
 870                 if (!jit_data) {
 871                         prog = orig_prog;
 872                         goto out;
 873                 }
 874                 prog->aux->jit_data = jit_data;
 875         }
 876         if (jit_data->ctx.offset) {
 877                 ctx = jit_data->ctx;
 878                 image_ptr = jit_data->image;
 879                 header = jit_data->header;
 880                 extra_pass = true;
 881                 image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 882                 goto skip_init_ctx;
 883         }
 884         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 885         ctx.prog = prog;
 886
 887         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 888         if (ctx.offset == NULL) {
 889                 prog = orig_prog;
 890                 goto out_off;
 891         }
 892
 893         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 894
 895         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 896         if (build_body(&ctx, extra_pass)) {
 897                 prog = orig_prog;
 898                 goto out_off;
 899         }
 900
 901         if (build_prologue(&ctx, was_classic)) {
 902                 prog = orig_prog;
 903                 goto out_off;
 904         }
 905
 906         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 907         build_epilogue(&ctx);
 908
 909         /* Now we know the actual image size. */
 910         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 911         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 912                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 913         if (header == NULL) {
 914                 prog = orig_prog;
 915                 goto out_off;
 916         }
 917
 918         /* 2. Now, the actual pass. */
 919
 920         ctx.image = (__le32 *)image_ptr;
 921 skip_init_ctx:
 922         ctx.idx = 0;
 923
 924         build_prologue(&ctx, was_classic);
 925
 926         if (build_body(&ctx, extra_pass)) {
 927                 bpf_jit_binary_free(header);
 928                 prog = orig_prog;
 929                 goto out_off;
 930         }
 931
 932         build_epilogue(&ctx);
 933
 934         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 935         if (validate_code(&ctx)) {
 936                 bpf_jit_binary_free(header);
 937                 prog = orig_prog;
 938                 goto out_off;
 939         }
 940
 941         /* And we're done. */
 942         if (bpf_jit_enable > 1)
 943                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 944
 945         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 946
 947         if (!prog->is_func || extra_pass) {
 948                 if (extra_pass && ctx.idx != jit_data->ctx.idx) {
 949                         pr_err_once("multi-func JIT bug %d != %d\n",
 950                                     ctx.idx, jit_data->ctx.idx);
 951                         bpf_jit_binary_free(header);
 952                         prog->bpf_func = NULL;
 953                         prog->jited = 0;
 954                         goto out_off;
 955                 }
 956                 bpf_jit_binary_lock_ro(header);
 957         } else {
 958                 jit_data->ctx = ctx;
 959                 jit_data->image = image_ptr;
 960                 jit_data->header = header;
 961         }
 962         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 963         prog->jited = 1;
 964         prog->jited_len = image_size;
 965
 966         if (!prog->is_func || extra_pass) {
 967                 bpf_prog_fill_jited_linfo(prog, ctx.offset);
 968 out_off:
 969                 kfree(ctx.offset);
 970                 kfree(jit_data);
 971                 prog->aux->jit_data = NULL;
 972         }
 973 out:
 974         if (tmp_blinded)
 975                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 976                                            tmp : orig_prog);
 977         return prog;
 978 }
 979
 980 void *bpf_jit_alloc_exec(unsigned long size)
 981 {
 982         return __vmalloc_node_range(size, PAGE_SIZE, BPF_JIT_REGION_START,
 983                                     BPF_JIT_REGION_END, GFP_KERNEL,
 984                                     PAGE_KERNEL_EXEC, 0, NUMA_NO_NODE,
 985                                     __builtin_return_address(0));
 986 }
 987
 988 void bpf_jit_free_exec(void *addr)
 989 {
 990         return vfree(addr);
 991 }