arch/arm64/net/bpf_jit_comp.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * BPF JIT compiler for ARM64
   4  *
   5  * Copyright (C) 2014-2016 Zi Shen Lim <zlim.lnx@gmail.com>
   6  */
   7
   8 #define pr_fmt(fmt) "bpf_jit: " fmt
   9
  10 #include <linux/bpf.h>
  11 #include <linux/filter.h>
  12 #include <linux/printk.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14
  15 #include <asm/byteorder.h>
  16 #include <asm/cacheflush.h>
  17 #include <asm/debug-monitors.h>
  18 #include <asm/set_memory.h>
  19
  20 #include "bpf_jit.h"
  21
  22 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_JIT_REG + 0)
  23 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_JIT_REG + 1)
  24 #define TCALL_CNT (MAX_BPF_JIT_REG + 2)
  25 #define TMP_REG_3 (MAX_BPF_JIT_REG + 3)
  26
  27 /* Map BPF registers to A64 registers */
  28 static const int bpf2a64[] = {
  29         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  30         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  31         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  32         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  33         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  34         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  35         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  36         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  37         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  38         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  39         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  40         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  41         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  42         /* read-only frame pointer to access stack */
  43         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  44         /* temporary registers for internal BPF JIT */
  45         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
  46         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
  47         [TMP_REG_3] = A64_R(12),
  48         /* tail_call_cnt */
  49         [TCALL_CNT] = A64_R(26),
  50         /* temporary register for blinding constants */
  51         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
  52 };
  53
  54 struct jit_ctx {
  55         const struct bpf_prog *prog;
  56         int idx;
  57         int epilogue_offset;
  58         int *offset;
  59         __le32 *image;
  60         u32 stack_size;
  61 };
  62
  63 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  64 {
  65         if (ctx->image != NULL)
  66                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  67
  68         ctx->idx++;
  69 }
  70
  71 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
  72                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
  73 {
  74         u16 hi = val >> 16;
  75         u16 lo = val & 0xffff;
  76
  77         if (hi & 0x8000) {
  78                 if (hi == 0xffff) {
  79                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
  80                 } else {
  81                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
  82                         if (lo != 0xffff)
  83                                 emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
  84                 }
  85         } else {
  86                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
  87                 if (hi)
  88                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
  89         }
  90 }
  91
  92 static int i64_i16_blocks(const u64 val, bool inverse)
  93 {
  94         return (((val >>  0) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000)) +
  95                (((val >> 16) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000)) +
  96                (((val >> 32) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000)) +
  97                (((val >> 48) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000));
  98 }
  99
 100 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
 101                                     struct jit_ctx *ctx)
 102 {
 103         u64 nrm_tmp = val, rev_tmp = ~val;
 104         bool inverse;
 105         int shift;
 106
 107         if (!(nrm_tmp >> 32))
 108                 return emit_a64_mov_i(0, reg, (u32)val, ctx);
 109
 110         inverse = i64_i16_blocks(nrm_tmp, true) < i64_i16_blocks(nrm_tmp, false);
 111         shift = max(round_down((inverse ? (fls64(rev_tmp) - 1) :
 112                                           (fls64(nrm_tmp) - 1)), 16), 0);
 113         if (inverse)
 114                 emit(A64_MOVN(1, reg, (rev_tmp >> shift) & 0xffff, shift), ctx);
 115         else
 116                 emit(A64_MOVZ(1, reg, (nrm_tmp >> shift) & 0xffff, shift), ctx);
 117         shift -= 16;
 118         while (shift >= 0) {
 119                 if (((nrm_tmp >> shift) & 0xffff) != (inverse ? 0xffff : 0x0000))
 120                         emit(A64_MOVK(1, reg, (nrm_tmp >> shift) & 0xffff, shift), ctx);
 121                 shift -= 16;
 122         }
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Kernel addresses in the vmalloc space use at most 48 bits, and the
 127  * remaining bits are guaranteed to be 0x1. So we can compose the address
 128  * with a fixed length movn/movk/movk sequence.
 129  */
 130 static inline void emit_addr_mov_i64(const int reg, const u64 val,
 131                                      struct jit_ctx *ctx)
 132 {
 133         u64 tmp = val;
 134         int shift = 0;
 135
 136         emit(A64_MOVN(1, reg, ~tmp & 0xffff, shift), ctx);
 137         while (shift < 32) {
 138                 tmp >>= 16;
 139                 shift += 16;
 140                 emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
 141         }
 142 }
 143
 144 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 145                                  const struct jit_ctx *ctx)
 146 {
 147         int to = ctx->offset[bpf_to];
 148         /* -1 to account for the Branch instruction */
 149         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 150
 151         return to - from;
 152 }
 153
 154 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 155 {
 156         __le32 *ptr;
 157         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 158         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 159                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 160 }
 161
 162 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 163 {
 164         int to = ctx->epilogue_offset;
 165         int from = ctx->idx;
 166
 167         return to - from;
 168 }
 169
 170 /* Stack must be multiples of 16B */
 171 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 172
 173 /* Tail call offset to jump into */
 174 #define PROLOGUE_OFFSET 7
 175
 176 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx, bool ebpf_from_cbpf)
 177 {
 178         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 179         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 180         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 181         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 182         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 183         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 184         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 185         const int idx0 = ctx->idx;
 186         int cur_offset;
 187
 188         /*
 189          * BPF prog stack layout
 190          *
 191          *                         high
 192          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 193          *                        |FP/LR|
 194          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 195          *                        | ... | callee saved registers
 196          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
 197          *                        |     |
 198          *                        | ... | BPF prog stack
 199          *                        |     |
 200          *                        +-----+ <= (BPF_FP - prog->aux->stack_depth)
 201          *                        |RSVD | padding
 202          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - ctx->stack_size)
 203          *                        |     |
 204          *                        | ... | Function call stack
 205          *                        |     |
 206          *                        +-----+
 207          *                          low
 208          *
 209          */
 210
 211         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 212         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 213         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 214
 215         /* Save callee-saved registers */
 216         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 217         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 218         emit(A64_PUSH(fp, tcc, A64_SP), ctx);
 219
 220         /* Set up BPF prog stack base register */
 221         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 222
 223         if (!ebpf_from_cbpf) {
 224                 /* Initialize tail_call_cnt */
 225                 emit(A64_MOVZ(1, tcc, 0, 0), ctx);
 226
 227                 cur_offset = ctx->idx - idx0;
 228                 if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
 229                         pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
 230                                     cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
 231                         return -1;
 232                 }
 233         }
 234
 235         ctx->stack_size = STACK_ALIGN(prog->aux->stack_depth);
 236
 237         /* Set up function call stack */
 238         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 239         return 0;
 240 }
 241
 242 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
 243 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
 244 {
 245         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
 246         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
 247         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
 248
 249         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 250         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
 251         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 252         const int idx0 = ctx->idx;
 253 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
 254 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
 255         size_t off;
 256
 257         /* if (index >= array->map.max_entries)
 258          *     goto out;
 259          */
 260         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
 261         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 262         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
 263         emit(A64_MOV(0, r3, r3), ctx);
 264         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
 265         emit(A64_B_(A64_COND_CS, jmp_offset), ctx);
 266
 267         /* if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 268          *     goto out;
 269          * tail_call_cnt++;
 270          */
 271         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
 272         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
 273         emit(A64_B_(A64_COND_HI, jmp_offset), ctx);
 274         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
 275
 276         /* prog = array->ptrs[index];
 277          * if (prog == NULL)
 278          *     goto out;
 279          */
 280         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
 281         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 282         emit(A64_ADD(1, tmp, r2, tmp), ctx);
 283         emit(A64_LSL(1, prg, r3, 3), ctx);
 284         emit(A64_LDR64(prg, tmp, prg), ctx);
 285         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
 286
 287         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_offset); */
 288         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
 289         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 290         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
 291         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
 292         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 293         emit(A64_BR(tmp), ctx);
 294
 295         /* out: */
 296         if (out_offset == -1)
 297                 out_offset = cur_offset;
 298         if (cur_offset != out_offset) {
 299                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
 300                             cur_offset, out_offset);
 301                 return -1;
 302         }
 303         return 0;
 304 #undef cur_offset
 305 #undef jmp_offset
 306 }
 307
 308 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 309 {
 310         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 311         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 312         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 313         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 314         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 315         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 316
 317         /* We're done with BPF stack */
 318         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 319
 320         /* Restore fs (x25) and x26 */
 321         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 322
 323         /* Restore callee-saved register */
 324         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 325         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 326
 327         /* Restore FP/LR registers */
 328         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 329
 330         /* Set return value */
 331         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 332
 333         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 334 }
 335
 336 /* JITs an eBPF instruction.
 337  * Returns:
 338  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 339  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 340  * <0 - failed to JIT.
 341  */
 342 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx,
 343                       bool extra_pass)
 344 {
 345         const u8 code = insn->code;
 346         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 347         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 348         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 349         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 350         const u8 tmp3 = bpf2a64[TMP_REG_3];
 351         const s16 off = insn->off;
 352         const s32 imm = insn->imm;
 353         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 354         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64 ||
 355                           BPF_CLASS(code) == BPF_JMP;
 356         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
 357         u8 jmp_cond, reg;
 358         s32 jmp_offset;
 359
 360 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 361         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 362             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 363                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 364                         i, imm, imm);                           \
 365                 return -EINVAL;                                 \
 366         }                                                       \
 367 } while (0)
 368 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 369 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 370
 371         switch (code) {
 372         /* dst = src */
 373         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 374         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 375                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 376                 break;
 377         /* dst = dst OP src */
 378         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 379         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 380                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 381                 break;
 382         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 383         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 384                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 385                 break;
 386         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 387         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 388                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 389                 break;
 390         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 391         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 392                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 393                 break;
 394         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 395         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 396                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 397                 break;
 398         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 399         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 400                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 401                 break;
 402         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 403         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 404         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 405         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 406                 switch (BPF_OP(code)) {
 407                 case BPF_DIV:
 408                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 409                         break;
 410                 case BPF_MOD:
 411                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 412                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 413                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 414                         break;
 415                 }
 416                 break;
 417         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 418         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 419                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 420                 break;
 421         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 422         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 423                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 424                 break;
 425         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 426         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 427                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 428                 break;
 429         /* dst = -dst */
 430         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 431         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 432                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 433                 break;
 434         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 435         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 436         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 437 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 438                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 439                         goto emit_bswap_uxt;
 440 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 441                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 442                         goto emit_bswap_uxt;
 443 #endif
 444                 switch (imm) {
 445                 case 16:
 446                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 447                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 448                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 449                         break;
 450                 case 32:
 451                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 452                         /* upper 32 bits already cleared */
 453                         break;
 454                 case 64:
 455                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 456                         break;
 457                 }
 458                 break;
 459 emit_bswap_uxt:
 460                 switch (imm) {
 461                 case 16:
 462                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 463                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 464                         break;
 465                 case 32:
 466                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 467                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 468                         break;
 469                 case 64:
 470                         /* nop */
 471                         break;
 472                 }
 473                 break;
 474         /* dst = imm */
 475         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 476         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 477                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 478                 break;
 479         /* dst = dst OP imm */
 480         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 481         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 482                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 483                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 484                 break;
 485         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 486         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 487                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 488                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 489                 break;
 490         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 491         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 492                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 493                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 494                 break;
 495         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 496         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 497                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 498                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 499                 break;
 500         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 501         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 502                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 503                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 504                 break;
 505         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 506         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 507                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 508                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 509                 break;
 510         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 511         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 512                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 513                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 514                 break;
 515         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 516         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 517                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 518                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 519                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 520                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 521                 break;
 522         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 523         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 524                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 525                 break;
 526         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 527         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 528                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 529                 break;
 530         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 531         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 532                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 533                 break;
 534
 535         /* JUMP off */
 536         case BPF_JMP | BPF_JA:
 537                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 538                 check_imm26(jmp_offset);
 539                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 540                 break;
 541         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 542         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 543         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 544         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_X:
 545         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 546         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_X:
 547         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 548         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 549         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_X:
 550         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 551         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_X:
 552         case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_X:
 553         case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_X:
 554         case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_X:
 555         case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_X:
 556         case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_X:
 557         case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_X:
 558         case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_X:
 559         case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_X:
 560         case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_X:
 561         case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_X:
 562                 emit(A64_CMP(is64, dst, src), ctx);
 563 emit_cond_jmp:
 564                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 565                 check_imm19(jmp_offset);
 566                 switch (BPF_OP(code)) {
 567                 case BPF_JEQ:
 568                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 569                         break;
 570                 case BPF_JGT:
 571                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 572                         break;
 573                 case BPF_JLT:
 574                         jmp_cond = A64_COND_CC;
 575                         break;
 576                 case BPF_JGE:
 577                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 578                         break;
 579                 case BPF_JLE:
 580                         jmp_cond = A64_COND_LS;
 581                         break;
 582                 case BPF_JSET:
 583                 case BPF_JNE:
 584                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 585                         break;
 586                 case BPF_JSGT:
 587                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 588                         break;
 589                 case BPF_JSLT:
 590                         jmp_cond = A64_COND_LT;
 591                         break;
 592                 case BPF_JSGE:
 593                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 594                         break;
 595                 case BPF_JSLE:
 596                         jmp_cond = A64_COND_LE;
 597                         break;
 598                 default:
 599                         return -EFAULT;
 600                 }
 601                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 602                 break;
 603         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 604         case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_X:
 605                 emit(A64_TST(is64, dst, src), ctx);
 606                 goto emit_cond_jmp;
 607         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 608         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 609         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 610         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_K:
 611         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 612         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_K:
 613         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 614         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 615         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_K:
 616         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 617         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_K:
 618         case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_K:
 619         case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_K:
 620         case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_K:
 621         case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_K:
 622         case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_K:
 623         case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_K:
 624         case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_K:
 625         case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_K:
 626         case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_K:
 627         case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_K:
 628                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 629                 emit(A64_CMP(is64, dst, tmp), ctx);
 630                 goto emit_cond_jmp;
 631         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 632         case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_K:
 633                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 634                 emit(A64_TST(is64, dst, tmp), ctx);
 635                 goto emit_cond_jmp;
 636         /* function call */
 637         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 638         {
 639                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 640                 bool func_addr_fixed;
 641                 u64 func_addr;
 642                 int ret;
 643
 644                 ret = bpf_jit_get_func_addr(ctx->prog, insn, extra_pass,
 645                                             &func_addr, &func_addr_fixed);
 646                 if (ret < 0)
 647                         return ret;
 648                 emit_addr_mov_i64(tmp, func_addr, ctx);
 649                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 650                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 651                 break;
 652         }
 653         /* tail call */
 654         case BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL:
 655                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
 656                         return -EFAULT;
 657                 break;
 658         /* function return */
 659         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 660                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 661                    simply fallthrough to epilogue. */
 662                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 663                         break;
 664                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 665                 check_imm26(jmp_offset);
 666                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 667                 break;
 668
 669         /* dst = imm64 */
 670         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 671         {
 672                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 673                 u64 imm64;
 674
 675                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 676                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 677
 678                 return 1;
 679         }
 680
 681         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 682         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 683         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 684         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 685         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 686                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 687                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 688                 case BPF_W:
 689                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 690                         break;
 691                 case BPF_H:
 692                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 693                         break;
 694                 case BPF_B:
 695                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 696                         break;
 697                 case BPF_DW:
 698                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 699                         break;
 700                 }
 701                 break;
 702
 703         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 704         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 705         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 706         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 707         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 708                 /* Load imm to a register then store it */
 709                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 710                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 711                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 712                 case BPF_W:
 713                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 714                         break;
 715                 case BPF_H:
 716                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 717                         break;
 718                 case BPF_B:
 719                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 720                         break;
 721                 case BPF_DW:
 722                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 723                         break;
 724                 }
 725                 break;
 726
 727         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 728         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 729         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 730         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 731         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 732                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 733                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 734                 case BPF_W:
 735                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 736                         break;
 737                 case BPF_H:
 738                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 739                         break;
 740                 case BPF_B:
 741                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 742                         break;
 743                 case BPF_DW:
 744                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 745                         break;
 746                 }
 747                 break;
 748
 749         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 750         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 751         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 752         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 753                 if (!off) {
 754                         reg = dst;
 755                 } else {
 756                         emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 757                         emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
 758                         reg = tmp;
 759                 }
 760                 if (cpus_have_cap(ARM64_HAS_LSE_ATOMICS)) {
 761                         emit(A64_STADD(isdw, reg, src), ctx);
 762                 } else {
 763                         emit(A64_LDXR(isdw, tmp2, reg), ctx);
 764                         emit(A64_ADD(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
 765                         emit(A64_STXR(isdw, tmp2, reg, tmp3), ctx);
 766                         jmp_offset = -3;
 767                         check_imm19(jmp_offset);
 768                         emit(A64_CBNZ(0, tmp3, jmp_offset), ctx);
 769                 }
 770                 break;
 771
 772         default:
 773                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 774                 return -EINVAL;
 775         }
 776
 777         return 0;
 778 }
 779
 780 static int build_body(struct jit_ctx *ctx, bool extra_pass)
 781 {
 782         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 783         int i;
 784
 785         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 786                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 787                 int ret;
 788
 789                 ret = build_insn(insn, ctx, extra_pass);
 790                 if (ret > 0) {
 791                         i++;
 792                         if (ctx->image == NULL)
 793                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
 794                         continue;
 795                 }
 796                 if (ctx->image == NULL)
 797                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 798                 if (ret)
 799                         return ret;
 800         }
 801
 802         return 0;
 803 }
 804
 805 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 806 {
 807         int i;
 808
 809         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 810                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 811
 812                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 813                         return -1;
 814         }
 815
 816         return 0;
 817 }
 818
 819 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 820 {
 821         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 822 }
 823
 824 struct arm64_jit_data {
 825         struct bpf_binary_header *header;
 826         u8 *image;
 827         struct jit_ctx ctx;
 828 };
 829
 830 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 831 {
 832         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 833         struct bpf_binary_header *header;
 834         struct arm64_jit_data *jit_data;
 835         bool was_classic = bpf_prog_was_classic(prog);
 836         bool tmp_blinded = false;
 837         bool extra_pass = false;
 838         struct jit_ctx ctx;
 839         int image_size;
 840         u8 *image_ptr;
 841
 842         if (!prog->jit_requested)
 843                 return orig_prog;
 844
 845         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 846         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 847          * we must fall back to the interpreter.
 848          */
 849         if (IS_ERR(tmp))
 850                 return orig_prog;
 851         if (tmp != prog) {
 852                 tmp_blinded = true;
 853                 prog = tmp;
 854         }
 855
 856         jit_data = prog->aux->jit_data;
 857         if (!jit_data) {
 858                 jit_data = kzalloc(sizeof(*jit_data), GFP_KERNEL);
 859                 if (!jit_data) {
 860                         prog = orig_prog;
 861                         goto out;
 862                 }
 863                 prog->aux->jit_data = jit_data;
 864         }
 865         if (jit_data->ctx.offset) {
 866                 ctx = jit_data->ctx;
 867                 image_ptr = jit_data->image;
 868                 header = jit_data->header;
 869                 extra_pass = true;
 870                 image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 871                 goto skip_init_ctx;
 872         }
 873         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 874         ctx.prog = prog;
 875
 876         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 877         if (ctx.offset == NULL) {
 878                 prog = orig_prog;
 879                 goto out_off;
 880         }
 881
 882         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 883
 884         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 885         if (build_body(&ctx, extra_pass)) {
 886                 prog = orig_prog;
 887                 goto out_off;
 888         }
 889
 890         if (build_prologue(&ctx, was_classic)) {
 891                 prog = orig_prog;
 892                 goto out_off;
 893         }
 894
 895         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 896         build_epilogue(&ctx);
 897
 898         /* Now we know the actual image size. */
 899         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 900         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 901                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 902         if (header == NULL) {
 903                 prog = orig_prog;
 904                 goto out_off;
 905         }
 906
 907         /* 2. Now, the actual pass. */
 908
 909         ctx.image = (__le32 *)image_ptr;
 910 skip_init_ctx:
 911         ctx.idx = 0;
 912
 913         build_prologue(&ctx, was_classic);
 914
 915         if (build_body(&ctx, extra_pass)) {
 916                 bpf_jit_binary_free(header);
 917                 prog = orig_prog;
 918                 goto out_off;
 919         }
 920
 921         build_epilogue(&ctx);
 922
 923         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 924         if (validate_code(&ctx)) {
 925                 bpf_jit_binary_free(header);
 926                 prog = orig_prog;
 927                 goto out_off;
 928         }
 929
 930         /* And we're done. */
 931         if (bpf_jit_enable > 1)
 932                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 933
 934         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 935
 936         if (!prog->is_func || extra_pass) {
 937                 if (extra_pass && ctx.idx != jit_data->ctx.idx) {
 938                         pr_err_once("multi-func JIT bug %d != %d\n",
 939                                     ctx.idx, jit_data->ctx.idx);
 940                         bpf_jit_binary_free(header);
 941                         prog->bpf_func = NULL;
 942                         prog->jited = 0;
 943                         goto out_off;
 944                 }
 945                 bpf_jit_binary_lock_ro(header);
 946         } else {
 947                 jit_data->ctx = ctx;
 948                 jit_data->image = image_ptr;
 949                 jit_data->header = header;
 950         }
 951         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 952         prog->jited = 1;
 953         prog->jited_len = image_size;
 954
 955         if (!prog->is_func || extra_pass) {
 956                 bpf_prog_fill_jited_linfo(prog, ctx.offset);
 957 out_off:
 958                 kfree(ctx.offset);
 959                 kfree(jit_data);
 960                 prog->aux->jit_data = NULL;
 961         }
 962 out:
 963         if (tmp_blinded)
 964                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 965                                            tmp : orig_prog);
 966         return prog;
 967 }
 968
 969 void *bpf_jit_alloc_exec(unsigned long size)
 970 {
 971         return __vmalloc_node_range(size, PAGE_SIZE, BPF_JIT_REGION_START,
 972                                     BPF_JIT_REGION_END, GFP_KERNEL,
 973                                     PAGE_KERNEL_EXEC, 0, NUMA_NO_NODE,
 974                                     __builtin_return_address(0));
 975 }
 976
 977 void bpf_jit_free_exec(void *addr)
 978 {
 979         return vfree(addr);
 980 }