arch/arm/net/bpf_jit_32.c

   1 /*
   2  * Just-In-Time compiler for BPF filters on 32bit ARM
   3  *
   4  * Copyright (c) 2011 Mircea Gherzan <mgherzan@gmail.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms of the GNU General Public License as published by the
   8  * Free Software Foundation; version 2 of the License.
   9  */
  10
  11 #include <linux/bitops.h>
  12 #include <linux/compiler.h>
  13 #include <linux/errno.h>
  14 #include <linux/filter.h>
  15 #include <linux/netdevice.h>
  16 #include <linux/string.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <linux/if_vlan.h>
  19
  20 #include <asm/cacheflush.h>
  21 #include <asm/set_memory.h>
  22 #include <asm/hwcap.h>
  23 #include <asm/opcodes.h>
  24
  25 #include "bpf_jit_32.h"
  26
  27 /*
  28  * ABI:
  29  *
  30  * r0   scratch register
  31  * r4   BPF register A
  32  * r5   BPF register X
  33  * r6   pointer to the skb
  34  * r7   skb->data
  35  * r8   skb_headlen(skb)
  36  */
  37
  38 #define r_scratch       ARM_R0
  39 /* r1-r3 are (also) used for the unaligned loads on the non-ARMv7 slowpath */
  40 #define r_off           ARM_R1
  41 #define r_A             ARM_R4
  42 #define r_X             ARM_R5
  43 #define r_skb           ARM_R6
  44 #define r_skb_data      ARM_R7
  45 #define r_skb_hl        ARM_R8
  46
  47 #define SCRATCH_SP_OFFSET       0
  48 #define SCRATCH_OFF(k)          (SCRATCH_SP_OFFSET + 4 * (k))
  49
  50 #define SEEN_MEM                ((1 << BPF_MEMWORDS) - 1)
  51 #define SEEN_MEM_WORD(k)        (1 << (k))
  52 #define SEEN_X                  (1 << BPF_MEMWORDS)
  53 #define SEEN_CALL               (1 << (BPF_MEMWORDS + 1))
  54 #define SEEN_SKB                (1 << (BPF_MEMWORDS + 2))
  55 #define SEEN_DATA               (1 << (BPF_MEMWORDS + 3))
  56
  57 #define FLAG_NEED_X_RESET       (1 << 0)
  58 #define FLAG_IMM_OVERFLOW       (1 << 1)
  59
  60 struct jit_ctx {
  61         const struct bpf_prog *skf;
  62         unsigned idx;
  63         unsigned prologue_bytes;
  64         int ret0_fp_idx;
  65         u32 seen;
  66         u32 flags;
  67         u32 *offsets;
  68         u32 *target;
  69 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
  70         u16 epilogue_bytes;
  71         u16 imm_count;
  72         u32 *imms;
  73 #endif
  74 };
  75
  76 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  77
  78 static inline int call_neg_helper(struct sk_buff *skb, int offset, void *ret,
  79                       unsigned int size)
  80 {
  81         void *ptr = bpf_internal_load_pointer_neg_helper(skb, offset, size);
  82
  83         if (!ptr)
  84                 return -EFAULT;
  85         memcpy(ret, ptr, size);
  86         return 0;
  87 }
  88
  89 static u64 jit_get_skb_b(struct sk_buff *skb, int offset)
  90 {
  91         u8 ret;
  92         int err;
  93
  94         if (offset < 0)
  95                 err = call_neg_helper(skb, offset, &ret, 1);
  96         else
  97                 err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 1);
  98
  99         return (u64)err << 32 | ret;
 100 }
 101
 102 static u64 jit_get_skb_h(struct sk_buff *skb, int offset)
 103 {
 104         u16 ret;
 105         int err;
 106
 107         if (offset < 0)
 108                 err = call_neg_helper(skb, offset, &ret, 2);
 109         else
 110                 err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 2);
 111
 112         return (u64)err << 32 | ntohs(ret);
 113 }
 114
 115 static u64 jit_get_skb_w(struct sk_buff *skb, int offset)
 116 {
 117         u32 ret;
 118         int err;
 119
 120         if (offset < 0)
 121                 err = call_neg_helper(skb, offset, &ret, 4);
 122         else
 123                 err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 4);
 124
 125         return (u64)err << 32 | ntohl(ret);
 126 }
 127
 128 /*
 129  * Wrappers which handle both OABI and EABI and assures Thumb2 interworking
 130  * (where the assembly routines like __aeabi_uidiv could cause problems).
 131  */
 132 static u32 jit_udiv(u32 dividend, u32 divisor)
 133 {
 134         return dividend / divisor;
 135 }
 136
 137 static u32 jit_mod(u32 dividend, u32 divisor)
 138 {
 139         return dividend % divisor;
 140 }
 141
 142 static inline void _emit(int cond, u32 inst, struct jit_ctx *ctx)
 143 {
 144         inst |= (cond << 28);
 145         inst = __opcode_to_mem_arm(inst);
 146
 147         if (ctx->target != NULL)
 148                 ctx->target[ctx->idx] = inst;
 149
 150         ctx->idx++;
 151 }
 152
 153 /*
 154  * Emit an instruction that will be executed unconditionally.
 155  */
 156 static inline void emit(u32 inst, struct jit_ctx *ctx)
 157 {
 158         _emit(ARM_COND_AL, inst, ctx);
 159 }
 160
 161 static u16 saved_regs(struct jit_ctx *ctx)
 162 {
 163         u16 ret = 0;
 164
 165         if ((ctx->skf->len > 1) ||
 166             (ctx->skf->insns[0].code == (BPF_RET | BPF_A)))
 167                 ret |= 1 << r_A;
 168
 169 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 170         ret |= (1 << ARM_FP) | (1 << ARM_IP) | (1 << ARM_LR) | (1 << ARM_PC);
 171 #else
 172         if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 173                 ret |= 1 << ARM_LR;
 174 #endif
 175         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 176                 ret |= 1 << r_skb;
 177         if (ctx->seen & SEEN_DATA)
 178                 ret |= (1 << r_skb_data) | (1 << r_skb_hl);
 179         if (ctx->seen & SEEN_X)
 180                 ret |= 1 << r_X;
 181
 182         return ret;
 183 }
 184
 185 static inline int mem_words_used(struct jit_ctx *ctx)
 186 {
 187         /* yes, we do waste some stack space IF there are "holes" in the set" */
 188         return fls(ctx->seen & SEEN_MEM);
 189 }
 190
 191 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 192 {
 193         u32 *ptr;
 194         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 195         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 196                 *ptr++ = __opcode_to_mem_arm(ARM_INST_UDF);
 197 }
 198
 199 static void build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 200 {
 201         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 202         u16 off;
 203
 204 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 205         emit(ARM_MOV_R(ARM_IP, ARM_SP), ctx);
 206         emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 207         emit(ARM_SUB_I(ARM_FP, ARM_IP, 4), ctx);
 208 #else
 209         if (reg_set)
 210                 emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 211 #endif
 212
 213         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 214                 emit(ARM_MOV_R(r_skb, ARM_R0), ctx);
 215
 216         if (ctx->seen & SEEN_DATA) {
 217                 off = offsetof(struct sk_buff, data);
 218                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_data, r_skb, off), ctx);
 219                 /* headlen = len - data_len */
 220                 off = offsetof(struct sk_buff, len);
 221                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_hl, r_skb, off), ctx);
 222                 off = offsetof(struct sk_buff, data_len);
 223                 emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 224                 emit(ARM_SUB_R(r_skb_hl, r_skb_hl, r_scratch), ctx);
 225         }
 226
 227         if (ctx->flags & FLAG_NEED_X_RESET)
 228                 emit(ARM_MOV_I(r_X, 0), ctx);
 229
 230         /* do not leak kernel data to userspace */
 231         if (bpf_needs_clear_a(&ctx->skf->insns[0]))
 232                 emit(ARM_MOV_I(r_A, 0), ctx);
 233
 234         /* stack space for the BPF_MEM words */
 235         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 236                 emit(ARM_SUB_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 237 }
 238
 239 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 240 {
 241         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 242
 243         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 244                 emit(ARM_ADD_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 245
 246         reg_set &= ~(1 << ARM_LR);
 247
 248 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 249         /* the first instruction of the prologue was: mov ip, sp */
 250         reg_set &= ~(1 << ARM_IP);
 251         reg_set |= (1 << ARM_SP);
 252         emit(ARM_LDM(ARM_SP, reg_set), ctx);
 253 #else
 254         if (reg_set) {
 255                 if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 256                         reg_set |= 1 << ARM_PC;
 257                 emit(ARM_POP(reg_set), ctx);
 258         }
 259
 260         if (!(ctx->seen & SEEN_CALL))
 261                 emit(ARM_BX(ARM_LR), ctx);
 262 #endif
 263 }
 264
 265 static int16_t imm8m(u32 x)
 266 {
 267         u32 rot;
 268
 269         for (rot = 0; rot < 16; rot++)
 270                 if ((x & ~ror32(0xff, 2 * rot)) == 0)
 271                         return rol32(x, 2 * rot) | (rot << 8);
 272
 273         return -1;
 274 }
 275
 276 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 277
 278 static u16 imm_offset(u32 k, struct jit_ctx *ctx)
 279 {
 280         unsigned i = 0, offset;
 281         u16 imm;
 282
 283         /* on the "fake" run we just count them (duplicates included) */
 284         if (ctx->target == NULL) {
 285                 ctx->imm_count++;
 286                 return 0;
 287         }
 288
 289         while ((i < ctx->imm_count) && ctx->imms[i]) {
 290                 if (ctx->imms[i] == k)
 291                         break;
 292                 i++;
 293         }
 294
 295         if (ctx->imms[i] == 0)
 296                 ctx->imms[i] = k;
 297
 298         /* constants go just after the epilogue */
 299         offset =  ctx->offsets[ctx->skf->len];
 300         offset += ctx->prologue_bytes;
 301         offset += ctx->epilogue_bytes;
 302         offset += i * 4;
 303
 304         ctx->target[offset / 4] = k;
 305
 306         /* PC in ARM mode == address of the instruction + 8 */
 307         imm = offset - (8 + ctx->idx * 4);
 308
 309         if (imm & ~0xfff) {
 310                 /*
 311                  * literal pool is too far, signal it into flags. we
 312                  * can only detect it on the second pass unfortunately.
 313                  */
 314                 ctx->flags |= FLAG_IMM_OVERFLOW;
 315                 return 0;
 316         }
 317
 318         return imm;
 319 }
 320
 321 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ */
 322
 323 /*
 324  * Move an immediate that's not an imm8m to a core register.
 325  */
 326 static inline void emit_mov_i_no8m(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 327 {
 328 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 329         emit(ARM_LDR_I(rd, ARM_PC, imm_offset(val, ctx)), ctx);
 330 #else
 331         emit(ARM_MOVW(rd, val & 0xffff), ctx);
 332         if (val > 0xffff)
 333                 emit(ARM_MOVT(rd, val >> 16), ctx);
 334 #endif
 335 }
 336
 337 static inline void emit_mov_i(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 338 {
 339         int imm12 = imm8m(val);
 340
 341         if (imm12 >= 0)
 342                 emit(ARM_MOV_I(rd, imm12), ctx);
 343         else
 344                 emit_mov_i_no8m(rd, val, ctx);
 345 }
 346
 347 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 6
 348
 349 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 350 {
 351         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R3, r_addr, 1), ctx);
 352         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 353         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 3), ctx);
 354         _emit(cond, ARM_LSL_I(ARM_R3, ARM_R3, 16), ctx);
 355         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R0, r_addr, 2), ctx);
 356         _emit(cond, ARM_ORR_S(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 24), ctx);
 357         _emit(cond, ARM_ORR_R(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R2), ctx);
 358         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R3, ARM_R0, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 359 }
 360
 361 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 362 {
 363         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 364         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 1), ctx);
 365         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R2, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 366 }
 367
 368 static inline void emit_swap16(u8 r_dst, u8 r_src, struct jit_ctx *ctx)
 369 {
 370         /* r_dst = (r_src << 8) | (r_src >> 8) */
 371         emit(ARM_LSL_I(ARM_R1, r_src, 8), ctx);
 372         emit(ARM_ORR_S(r_dst, ARM_R1, r_src, SRTYPE_LSR, 8), ctx);
 373
 374         /*
 375          * we need to mask out the bits set in r_dst[23:16] due to
 376          * the first shift instruction.
 377          *
 378          * note that 0x8ff is the encoded immediate 0x00ff0000.
 379          */
 380         emit(ARM_BIC_I(r_dst, r_dst, 0x8ff), ctx);
 381 }
 382
 383 #else  /* ARMv6+ */
 384
 385 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 386 {
 387         _emit(cond, ARM_LDR_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 388 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 389         _emit(cond, ARM_REV(r_res, r_res), ctx);
 390 #endif
 391 }
 392
 393 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 394 {
 395         _emit(cond, ARM_LDRH_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 396 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 397         _emit(cond, ARM_REV16(r_res, r_res), ctx);
 398 #endif
 399 }
 400
 401 static inline void emit_swap16(u8 r_dst __maybe_unused,
 402                                u8 r_src __maybe_unused,
 403                                struct jit_ctx *ctx __maybe_unused)
 404 {
 405 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 406         emit(ARM_REV16(r_dst, r_src), ctx);
 407 #endif
 408 }
 409
 410 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ < 6 */
 411
 412
 413 /* Compute the immediate value for a PC-relative branch. */
 414 static inline u32 b_imm(unsigned tgt, struct jit_ctx *ctx)
 415 {
 416         u32 imm;
 417
 418         if (ctx->target == NULL)
 419                 return 0;
 420         /*
 421          * BPF allows only forward jumps and the offset of the target is
 422          * still the one computed during the first pass.
 423          */
 424         imm  = ctx->offsets[tgt] + ctx->prologue_bytes - (ctx->idx * 4 + 8);
 425
 426         return imm >> 2;
 427 }
 428
 429 #define OP_IMM3(op, r1, r2, imm_val, ctx)                               \
 430         do {                                                            \
 431                 imm12 = imm8m(imm_val);                                 \
 432                 if (imm12 < 0) {                                        \
 433                         emit_mov_i_no8m(r_scratch, imm_val, ctx);       \
 434                         emit(op ## _R((r1), (r2), r_scratch), ctx);     \
 435                 } else {                                                \
 436                         emit(op ## _I((r1), (r2), imm12), ctx);         \
 437                 }                                                       \
 438         } while (0)
 439
 440 static inline void emit_err_ret(u8 cond, struct jit_ctx *ctx)
 441 {
 442         if (ctx->ret0_fp_idx >= 0) {
 443                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->ret0_fp_idx, ctx)), ctx);
 444                 /* NOP to keep the size constant between passes */
 445                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, ARM_R0), ctx);
 446         } else {
 447                 _emit(cond, ARM_MOV_I(ARM_R0, 0), ctx);
 448                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->skf->len, ctx)), ctx);
 449         }
 450 }
 451
 452 static inline void emit_blx_r(u8 tgt_reg, struct jit_ctx *ctx)
 453 {
 454 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 5
 455         emit(ARM_MOV_R(ARM_LR, ARM_PC), ctx);
 456
 457         if (elf_hwcap & HWCAP_THUMB)
 458                 emit(ARM_BX(tgt_reg), ctx);
 459         else
 460                 emit(ARM_MOV_R(ARM_PC, tgt_reg), ctx);
 461 #else
 462         emit(ARM_BLX_R(tgt_reg), ctx);
 463 #endif
 464 }
 465
 466 static inline void emit_udivmod(u8 rd, u8 rm, u8 rn, struct jit_ctx *ctx,
 467                                 int bpf_op)
 468 {
 469 #if __LINUX_ARM_ARCH__ == 7
 470         if (elf_hwcap & HWCAP_IDIVA) {
 471                 if (bpf_op == BPF_DIV)
 472                         emit(ARM_UDIV(rd, rm, rn), ctx);
 473                 else {
 474                         emit(ARM_UDIV(ARM_R3, rm, rn), ctx);
 475                         emit(ARM_MLS(rd, rn, ARM_R3, rm), ctx);
 476                 }
 477                 return;
 478         }
 479 #endif
 480
 481         /*
 482          * For BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K instructions, rm is ARM_R4
 483          * (r_A) and rn is ARM_R0 (r_scratch) so load rn first into
 484          * ARM_R1 to avoid accidentally overwriting ARM_R0 with rm
 485          * before using it as a source for ARM_R1.
 486          *
 487          * For BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X rm is ARM_R4 (r_A) and rn is
 488          * ARM_R5 (r_X) so there is no particular register overlap
 489          * issues.
 490          */
 491         if (rn != ARM_R1)
 492                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R1, rn), ctx);
 493         if (rm != ARM_R0)
 494                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, rm), ctx);
 495
 496         ctx->seen |= SEEN_CALL;
 497         emit_mov_i(ARM_R3, bpf_op == BPF_DIV ? (u32)jit_udiv : (u32)jit_mod,
 498                    ctx);
 499         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 500
 501         if (rd != ARM_R0)
 502                 emit(ARM_MOV_R(rd, ARM_R0), ctx);
 503 }
 504
 505 static inline void update_on_xread(struct jit_ctx *ctx)
 506 {
 507         if (!(ctx->seen & SEEN_X))
 508                 ctx->flags |= FLAG_NEED_X_RESET;
 509
 510         ctx->seen |= SEEN_X;
 511 }
 512
 513 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 514 {
 515         void *load_func[] = {jit_get_skb_b, jit_get_skb_h, jit_get_skb_w};
 516         const struct bpf_prog *prog = ctx->skf;
 517         const struct sock_filter *inst;
 518         unsigned i, load_order, off, condt;
 519         int imm12;
 520         u32 k;
 521
 522         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 523                 u16 code;
 524
 525                 inst = &(prog->insns[i]);
 526                 /* K as an immediate value operand */
 527                 k = inst->k;
 528                 code = bpf_anc_helper(inst);
 529
 530                 /* compute offsets only in the fake pass */
 531                 if (ctx->target == NULL)
 532                         ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 533
 534                 switch (code) {
 535                 case BPF_LD | BPF_IMM:
 536                         emit_mov_i(r_A, k, ctx);
 537                         break;
 538                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN:
 539                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 540                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, len) != 4);
 541                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb,
 542                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 543                         break;
 544                 case BPF_LD | BPF_MEM:
 545                         /* A = scratch[k] */
 546                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 547                         emit(ARM_LDR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 548                         break;
 549                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS:
 550                         load_order = 2;
 551                         goto load;
 552                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS:
 553                         load_order = 1;
 554                         goto load;
 555                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS:
 556                         load_order = 0;
 557 load:
 558                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 559 load_common:
 560                         ctx->seen |= SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 561
 562                         if (load_order > 0) {
 563                                 emit(ARM_SUB_I(r_scratch, r_skb_hl,
 564                                                1 << load_order), ctx);
 565                                 emit(ARM_CMP_R(r_scratch, r_off), ctx);
 566                                 condt = ARM_COND_GE;
 567                         } else {
 568                                 emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 569                                 condt = ARM_COND_HI;
 570                         }
 571
 572                         /*
 573                          * test for negative offset, only if we are
 574                          * currently scheduled to take the fast
 575                          * path. this will update the flags so that
 576                          * the slowpath instruction are ignored if the
 577                          * offset is negative.
 578                          *
 579                          * for loard_order == 0 the HI condition will
 580                          * make loads at offset 0 take the slow path too.
 581                          */
 582                         _emit(condt, ARM_CMP_I(r_off, 0), ctx);
 583
 584                         _emit(condt, ARM_ADD_R(r_scratch, r_off, r_skb_data),
 585                               ctx);
 586
 587                         if (load_order == 0)
 588                                 _emit(condt, ARM_LDRB_I(r_A, r_scratch, 0),
 589                                       ctx);
 590                         else if (load_order == 1)
 591                                 emit_load_be16(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 592                         else if (load_order == 2)
 593                                 emit_load_be32(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 594
 595                         _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx)), ctx);
 596
 597                         /* the slowpath */
 598                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)load_func[load_order], ctx);
 599                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 600                         /* the offset is already in R1 */
 601                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 602                         /* check the result of skb_copy_bits */
 603                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 604                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 605                         emit(ARM_MOV_R(r_A, ARM_R0), ctx);
 606                         break;
 607                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_IND:
 608                         load_order = 2;
 609                         goto load_ind;
 610                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_IND:
 611                         load_order = 1;
 612                         goto load_ind;
 613                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_IND:
 614                         load_order = 0;
 615 load_ind:
 616                         update_on_xread(ctx);
 617                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_off, r_X, k, ctx);
 618                         goto load_common;
 619                 case BPF_LDX | BPF_IMM:
 620                         ctx->seen |= SEEN_X;
 621                         emit_mov_i(r_X, k, ctx);
 622                         break;
 623                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_LEN:
 624                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_SKB;
 625                         emit(ARM_LDR_I(r_X, r_skb,
 626                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 627                         break;
 628                 case BPF_LDX | BPF_MEM:
 629                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_MEM_WORD(k);
 630                         emit(ARM_LDR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 631                         break;
 632                 case BPF_LDX | BPF_B | BPF_MSH:
 633                         /* x = ((*(frame + k)) & 0xf) << 2; */
 634                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 635                         /* the interpreter should deal with the negative K */
 636                         if ((int)k < 0)
 637                                 return -1;
 638                         /* offset in r1: we might have to take the slow path */
 639                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 640                         emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 641
 642                         /* load in r0: common with the slowpath */
 643                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_LDRB_R(ARM_R0, r_skb_data,
 644                                                       ARM_R1), ctx);
 645                         /*
 646                          * emit_mov_i() might generate one or two instructions,
 647                          * the same holds for emit_blx_r()
 648                          */
 649                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx) - 2), ctx);
 650
 651                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 652                         /* r_off is r1 */
 653                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)jit_get_skb_b, ctx);
 654                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 655                         /* check the return value of skb_copy_bits */
 656                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 657                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 658
 659                         emit(ARM_AND_I(r_X, ARM_R0, 0x00f), ctx);
 660                         emit(ARM_LSL_I(r_X, r_X, 2), ctx);
 661                         break;
 662                 case BPF_ST:
 663                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 664                         emit(ARM_STR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 665                         break;
 666                 case BPF_STX:
 667                         update_on_xread(ctx);
 668                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 669                         emit(ARM_STR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 670                         break;
 671                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 672                         /* A += K */
 673                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_A, r_A, k, ctx);
 674                         break;
 675                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 676                         update_on_xread(ctx);
 677                         emit(ARM_ADD_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 678                         break;
 679                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 680                         /* A -= K */
 681                         OP_IMM3(ARM_SUB, r_A, r_A, k, ctx);
 682                         break;
 683                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 684                         update_on_xread(ctx);
 685                         emit(ARM_SUB_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 686                         break;
 687                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 688                         /* A *= K */
 689                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 690                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_scratch), ctx);
 691                         break;
 692                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 693                         update_on_xread(ctx);
 694                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_X), ctx);
 695                         break;
 696                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 697                         if (k == 1)
 698                                 break;
 699                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 700                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_scratch, ctx, BPF_DIV);
 701                         break;
 702                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 703                         update_on_xread(ctx);
 704                         emit(ARM_CMP_I(r_X, 0), ctx);
 705                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 706                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_X, ctx, BPF_DIV);
 707                         break;
 708                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 709                         if (k == 1) {
 710                                 emit_mov_i(r_A, 0, ctx);
 711                                 break;
 712                         }
 713                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 714                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_scratch, ctx, BPF_MOD);
 715                         break;
 716                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 717                         update_on_xread(ctx);
 718                         emit(ARM_CMP_I(r_X, 0), ctx);
 719                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 720                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_X, ctx, BPF_MOD);
 721                         break;
 722                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 723                         /* A |= K */
 724                         OP_IMM3(ARM_ORR, r_A, r_A, k, ctx);
 725                         break;
 726                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 727                         update_on_xread(ctx);
 728                         emit(ARM_ORR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 729                         break;
 730                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 731                         /* A ^= K; */
 732                         OP_IMM3(ARM_EOR, r_A, r_A, k, ctx);
 733                         break;
 734                 case BPF_ANC | SKF_AD_ALU_XOR_X:
 735                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 736                         /* A ^= X */
 737                         update_on_xread(ctx);
 738                         emit(ARM_EOR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 739                         break;
 740                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 741                         /* A &= K */
 742                         OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, k, ctx);
 743                         break;
 744                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 745                         update_on_xread(ctx);
 746                         emit(ARM_AND_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 747                         break;
 748                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 749                         if (unlikely(k > 31))
 750                                 return -1;
 751                         emit(ARM_LSL_I(r_A, r_A, k), ctx);
 752                         break;
 753                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 754                         update_on_xread(ctx);
 755                         emit(ARM_LSL_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 756                         break;
 757                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 758                         if (unlikely(k > 31))
 759                                 return -1;
 760                         if (k)
 761                                 emit(ARM_LSR_I(r_A, r_A, k), ctx);
 762                         break;
 763                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 764                         update_on_xread(ctx);
 765                         emit(ARM_LSR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 766                         break;
 767                 case BPF_ALU | BPF_NEG:
 768                         /* A = -A */
 769                         emit(ARM_RSB_I(r_A, r_A, 0), ctx);
 770                         break;
 771                 case BPF_JMP | BPF_JA:
 772                         /* pc += K */
 773                         emit(ARM_B(b_imm(i + k + 1, ctx)), ctx);
 774                         break;
 775                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 776                         /* pc += (A == K) ? pc->jt : pc->jf */
 777                         condt  = ARM_COND_EQ;
 778                         goto cmp_imm;
 779                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 780                         /* pc += (A > K) ? pc->jt : pc->jf */
 781                         condt  = ARM_COND_HI;
 782                         goto cmp_imm;
 783                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 784                         /* pc += (A >= K) ? pc->jt : pc->jf */
 785                         condt  = ARM_COND_HS;
 786 cmp_imm:
 787                         imm12 = imm8m(k);
 788                         if (imm12 < 0) {
 789                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 790                                 emit(ARM_CMP_R(r_A, r_scratch), ctx);
 791                         } else {
 792                                 emit(ARM_CMP_I(r_A, imm12), ctx);
 793                         }
 794 cond_jump:
 795                         if (inst->jt)
 796                                 _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + inst->jt + 1,
 797                                                    ctx)), ctx);
 798                         if (inst->jf)
 799                                 _emit(condt ^ 1, ARM_B(b_imm(i + inst->jf + 1,
 800                                                              ctx)), ctx);
 801                         break;
 802                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 803                         /* pc += (A == X) ? pc->jt : pc->jf */
 804                         condt   = ARM_COND_EQ;
 805                         goto cmp_x;
 806                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 807                         /* pc += (A > X) ? pc->jt : pc->jf */
 808                         condt   = ARM_COND_HI;
 809                         goto cmp_x;
 810                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 811                         /* pc += (A >= X) ? pc->jt : pc->jf */
 812                         condt   = ARM_COND_CS;
 813 cmp_x:
 814                         update_on_xread(ctx);
 815                         emit(ARM_CMP_R(r_A, r_X), ctx);
 816                         goto cond_jump;
 817                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 818                         /* pc += (A & K) ? pc->jt : pc->jf */
 819                         condt  = ARM_COND_NE;
 820                         /* not set iff all zeroes iff Z==1 iff EQ */
 821
 822                         imm12 = imm8m(k);
 823                         if (imm12 < 0) {
 824                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 825                                 emit(ARM_TST_R(r_A, r_scratch), ctx);
 826                         } else {
 827                                 emit(ARM_TST_I(r_A, imm12), ctx);
 828                         }
 829                         goto cond_jump;
 830                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 831                         /* pc += (A & X) ? pc->jt : pc->jf */
 832                         update_on_xread(ctx);
 833                         condt  = ARM_COND_NE;
 834                         emit(ARM_TST_R(r_A, r_X), ctx);
 835                         goto cond_jump;
 836                 case BPF_RET | BPF_A:
 837                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_A), ctx);
 838                         goto b_epilogue;
 839                 case BPF_RET | BPF_K:
 840                         if ((k == 0) && (ctx->ret0_fp_idx < 0))
 841                                 ctx->ret0_fp_idx = i;
 842                         emit_mov_i(ARM_R0, k, ctx);
 843 b_epilogue:
 844                         if (i != ctx->skf->len - 1)
 845                                 emit(ARM_B(b_imm(prog->len, ctx)), ctx);
 846                         break;
 847                 case BPF_MISC | BPF_TAX:
 848                         /* X = A */
 849                         ctx->seen |= SEEN_X;
 850                         emit(ARM_MOV_R(r_X, r_A), ctx);
 851                         break;
 852                 case BPF_MISC | BPF_TXA:
 853                         /* A = X */
 854                         update_on_xread(ctx);
 855                         emit(ARM_MOV_R(r_A, r_X), ctx);
 856                         break;
 857                 case BPF_ANC | SKF_AD_PROTOCOL:
 858                         /* A = ntohs(skb->protocol) */
 859                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 860                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 861                                                   protocol) != 2);
 862                         off = offsetof(struct sk_buff, protocol);
 863                         emit(ARM_LDRH_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 864                         emit_swap16(r_A, r_scratch, ctx);
 865                         break;
 866                 case BPF_ANC | SKF_AD_CPU:
 867                         /* r_scratch = current_thread_info() */
 868                         OP_IMM3(ARM_BIC, r_scratch, ARM_SP, THREAD_SIZE - 1, ctx);
 869                         /* A = current_thread_info()->cpu */
 870                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct thread_info, cpu) != 4);
 871                         off = offsetof(struct thread_info, cpu);
 872                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 873                         break;
 874                 case BPF_ANC | SKF_AD_IFINDEX:
 875                 case BPF_ANC | SKF_AD_HATYPE:
 876                         /* A = skb->dev->ifindex */
 877                         /* A = skb->dev->type */
 878                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 879                         off = offsetof(struct sk_buff, dev);
 880                         emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 881
 882                         emit(ARM_CMP_I(r_scratch, 0), ctx);
 883                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 884
 885                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device,
 886                                                   ifindex) != 4);
 887                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device,
 888                                                   type) != 2);
 889
 890                         if (code == (BPF_ANC | SKF_AD_IFINDEX)) {
 891                                 off = offsetof(struct net_device, ifindex);
 892                                 emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 893                         } else {
 894                                 /*
 895                                  * offset of field "type" in "struct
 896                                  * net_device" is above what can be
 897                                  * used in the ldrh rd, [rn, #imm]
 898                                  * instruction, so load the offset in
 899                                  * a register and use ldrh rd, [rn, rm]
 900                                  */
 901                                 off = offsetof(struct net_device, type);
 902                                 emit_mov_i(ARM_R3, off, ctx);
 903                                 emit(ARM_LDRH_R(r_A, r_scratch, ARM_R3), ctx);
 904                         }
 905                         break;
 906                 case BPF_ANC | SKF_AD_MARK:
 907                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 908                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, mark) != 4);
 909                         off = offsetof(struct sk_buff, mark);
 910                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 911                         break;
 912                 case BPF_ANC | SKF_AD_RXHASH:
 913                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 914                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, hash) != 4);
 915                         off = offsetof(struct sk_buff, hash);
 916                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 917                         break;
 918                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG:
 919                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG_PRESENT:
 920                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 921                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, vlan_tci) != 2);
 922                         off = offsetof(struct sk_buff, vlan_tci);
 923                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 924                         if (code == (BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG))
 925                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, ~VLAN_TAG_PRESENT, ctx);
 926                         else {
 927                                 OP_IMM3(ARM_LSR, r_A, r_A, 12, ctx);
 928                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, 0x1, ctx);
 929                         }
 930                         break;
 931                 case BPF_ANC | SKF_AD_PKTTYPE:
 932                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 933                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 934                                                   __pkt_type_offset[0]) != 1);
 935                         off = PKT_TYPE_OFFSET();
 936                         emit(ARM_LDRB_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 937                         emit(ARM_AND_I(r_A, r_A, PKT_TYPE_MAX), ctx);
 938 #ifdef __BIG_ENDIAN_BITFIELD
 939                         emit(ARM_LSR_I(r_A, r_A, 5), ctx);
 940 #endif
 941                         break;
 942                 case BPF_ANC | SKF_AD_QUEUE:
 943                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 944                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 945                                                   queue_mapping) != 2);
 946                         BUILD_BUG_ON(offsetof(struct sk_buff,
 947                                               queue_mapping) > 0xff);
 948                         off = offsetof(struct sk_buff, queue_mapping);
 949                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 950                         break;
 951                 case BPF_ANC | SKF_AD_PAY_OFFSET:
 952                         ctx->seen |= SEEN_SKB | SEEN_CALL;
 953
 954                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 955                         emit_mov_i(ARM_R3, (unsigned int)skb_get_poff, ctx);
 956                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 957                         emit(ARM_MOV_R(r_A, ARM_R0), ctx);
 958                         break;
 959                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_ABS:
 960                         /*
 961                          * load a 32bit word from struct seccomp_data.
 962                          * seccomp_check_filter() will already have checked
 963                          * that k is 32bit aligned and lies within the
 964                          * struct seccomp_data.
 965                          */
 966                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 967                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, k), ctx);
 968                         break;
 969                 default:
 970                         return -1;
 971                 }
 972
 973                 if (ctx->flags & FLAG_IMM_OVERFLOW)
 974                         /*
 975                          * this instruction generated an overflow when
 976                          * trying to access the literal pool, so
 977                          * delegate this filter to the kernel interpreter.
 978                          */
 979                         return -1;
 980         }
 981
 982         /* compute offsets only during the first pass */
 983         if (ctx->target == NULL)
 984                 ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 985
 986         return 0;
 987 }
 988
 989
 990 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
 991 {
 992         struct bpf_binary_header *header;
 993         struct jit_ctx ctx;
 994         unsigned tmp_idx;
 995         unsigned alloc_size;
 996         u8 *target_ptr;
 997
 998         if (!bpf_jit_enable)
 999                 return;
1000
1001         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
1002         ctx.skf         = fp;
1003         ctx.ret0_fp_idx = -1;
1004
1005         ctx.offsets = kzalloc(4 * (ctx.skf->len + 1), GFP_KERNEL);
1006         if (ctx.offsets == NULL)
1007                 return;
1008
1009         /* fake pass to fill in the ctx->seen */
1010         if (unlikely(build_body(&ctx)))
1011                 goto out;
1012
1013         tmp_idx = ctx.idx;
1014         build_prologue(&ctx);
1015         ctx.prologue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
1016
1017 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1018         tmp_idx = ctx.idx;
1019         build_epilogue(&ctx);
1020         ctx.epilogue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
1021
1022         ctx.idx += ctx.imm_count;
1023         if (ctx.imm_count) {
1024                 ctx.imms = kzalloc(4 * ctx.imm_count, GFP_KERNEL);
1025                 if (ctx.imms == NULL)
1026                         goto out;
1027         }
1028 #else
1029         /* there's nothing after the epilogue on ARMv7 */
1030         build_epilogue(&ctx);
1031 #endif
1032         alloc_size = 4 * ctx.idx;
1033         header = bpf_jit_binary_alloc(alloc_size, &target_ptr,
1034                                       4, jit_fill_hole);
1035         if (header == NULL)
1036                 goto out;
1037
1038         ctx.target = (u32 *) target_ptr;
1039         ctx.idx = 0;
1040
1041         build_prologue(&ctx);
1042         if (build_body(&ctx) < 0) {
1043 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1044                 if (ctx.imm_count)
1045                         kfree(ctx.imms);
1046 #endif
1047                 bpf_jit_binary_free(header);
1048                 goto out;
1049         }
1050         build_epilogue(&ctx);
1051
1052         flush_icache_range((u32)header, (u32)(ctx.target + ctx.idx));
1053
1054 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1055         if (ctx.imm_count)
1056                 kfree(ctx.imms);
1057 #endif
1058
1059         if (bpf_jit_enable > 1)
1060                 /* there are 2 passes here */
1061                 bpf_jit_dump(fp->len, alloc_size, 2, ctx.target);
1062
1063         set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
1064         fp->bpf_func = (void *)ctx.target;
1065         fp->jited = 1;
1066 out:
1067         kfree(ctx.offsets);
1068         return;
1069 }
1070
1071 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *fp)
1072 {
1073         unsigned long addr = (unsigned long)fp->bpf_func & PAGE_MASK;
1074         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
1075
1076         if (!fp->jited)
1077                 goto free_filter;
1078
1079         set_memory_rw(addr, header->pages);
1080         bpf_jit_binary_free(header);
1081
1082 free_filter:
1083         bpf_prog_unlock_free(fp);
1084 }