arch/arm64/net/bpf_jit_comp.c

   1 /*
   2  * BPF JIT compiler for ARM64
   3  *
   4  * Copyright (C) 2014-2016 Zi Shen Lim <zlim.lnx@gmail.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  */
  18
  19 #define pr_fmt(fmt) "bpf_jit: " fmt
  20
  21 #include <linux/bpf.h>
  22 #include <linux/filter.h>
  23 #include <linux/printk.h>
  24 #include <linux/skbuff.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26
  27 #include <asm/byteorder.h>
  28 #include <asm/cacheflush.h>
  29 #include <asm/debug-monitors.h>
  30 #include <asm/set_memory.h>
  31
  32 #include "bpf_jit.h"
  33
  34 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  35
  36 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_JIT_REG + 0)
  37 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_JIT_REG + 1)
  38 #define TCALL_CNT (MAX_BPF_JIT_REG + 2)
  39
  40 /* Map BPF registers to A64 registers */
  41 static const int bpf2a64[] = {
  42         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  43         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  44         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  45         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  46         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  47         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  48         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  49         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  50         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  51         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  52         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  53         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  54         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  55         /* read-only frame pointer to access stack */
  56         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  57         /* temporary registers for internal BPF JIT */
  58         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
  59         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
  60         /* tail_call_cnt */
  61         [TCALL_CNT] = A64_R(26),
  62         /* temporary register for blinding constants */
  63         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
  64 };
  65
  66 struct jit_ctx {
  67         const struct bpf_prog *prog;
  68         int idx;
  69         int epilogue_offset;
  70         int *offset;
  71         u32 *image;
  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_i64(const int reg, const u64 val,
  83                                     struct jit_ctx *ctx)
  84 {
  85         u64 tmp = val;
  86         int shift = 0;
  87
  88         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  89         tmp >>= 16;
  90         shift += 16;
  91         while (tmp) {
  92                 if (tmp & 0xffff)
  93                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  94                 tmp >>= 16;
  95                 shift += 16;
  96         }
  97 }
  98
  99 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
 100                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
 101 {
 102         u16 hi = val >> 16;
 103         u16 lo = val & 0xffff;
 104
 105         if (hi & 0x8000) {
 106                 if (hi == 0xffff) {
 107                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 108                 } else {
 109                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 110                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 111                 }
 112         } else {
 113                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 114                 if (hi)
 115                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 116         }
 117 }
 118
 119 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 120                                  const struct jit_ctx *ctx)
 121 {
 122         int to = ctx->offset[bpf_to];
 123         /* -1 to account for the Branch instruction */
 124         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 125
 126         return to - from;
 127 }
 128
 129 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 130 {
 131         u32 *ptr;
 132         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 133         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 134                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 135 }
 136
 137 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 138 {
 139         int to = ctx->epilogue_offset;
 140         int from = ctx->idx;
 141
 142         return to - from;
 143 }
 144
 145 /* Stack must be multiples of 16B */
 146 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 147
 148 #define _STACK_SIZE \
 149         (MAX_BPF_STACK \
 150          + 4 /* extra for skb_copy_bits buffer */)
 151
 152 #define STACK_SIZE STACK_ALIGN(_STACK_SIZE)
 153
 154 #define PROLOGUE_OFFSET 8
 155
 156 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 157 {
 158         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 159         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 160         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 161         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 162         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 163         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 164         const int idx0 = ctx->idx;
 165         int cur_offset;
 166
 167         /*
 168          * BPF prog stack layout
 169          *
 170          *                         high
 171          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 172          *                        |FP/LR|
 173          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 174          *                        | ... | callee saved registers
 175          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
 176          *                        |     |
 177          *                        | ... | BPF prog stack
 178          *                        |     |
 179          *                        +-----+ <= (BPF_FP - MAX_BPF_STACK)
 180          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 181          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - STACK_SIZE)
 182          *                        |     |
 183          *                        | ... | Function call stack
 184          *                        |     |
 185          *                        +-----+
 186          *                          low
 187          *
 188          */
 189
 190         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 191         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 192         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 193
 194         /* Save callee-saved registers */
 195         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 196         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 197         emit(A64_PUSH(fp, tcc, A64_SP), ctx);
 198
 199         /* Set up BPF prog stack base register */
 200         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 201
 202         /* Initialize tail_call_cnt */
 203         emit(A64_MOVZ(1, tcc, 0, 0), ctx);
 204
 205         /* Set up function call stack */
 206         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 207
 208         cur_offset = ctx->idx - idx0;
 209         if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
 210                 pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
 211                             cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
 212                 return -1;
 213         }
 214         return 0;
 215 }
 216
 217 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
 218 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
 219 {
 220         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
 221         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
 222         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
 223
 224         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 225         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
 226         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 227         const int idx0 = ctx->idx;
 228 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
 229 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
 230         size_t off;
 231
 232         /* if (index >= array->map.max_entries)
 233          *     goto out;
 234          */
 235         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
 236         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 237         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
 238         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
 239         emit(A64_B_(A64_COND_GE, jmp_offset), ctx);
 240
 241         /* if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 242          *     goto out;
 243          * tail_call_cnt++;
 244          */
 245         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
 246         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
 247         emit(A64_B_(A64_COND_GT, jmp_offset), ctx);
 248         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
 249
 250         /* prog = array->ptrs[index];
 251          * if (prog == NULL)
 252          *     goto out;
 253          */
 254         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
 255         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 256         emit(A64_ADD(1, tmp, r2, tmp), ctx);
 257         emit(A64_LSL(1, prg, r3, 3), ctx);
 258         emit(A64_LDR64(prg, tmp, prg), ctx);
 259         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
 260
 261         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_size); */
 262         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
 263         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 264         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
 265         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
 266         emit(A64_BR(tmp), ctx);
 267
 268         /* out: */
 269         if (out_offset == -1)
 270                 out_offset = cur_offset;
 271         if (cur_offset != out_offset) {
 272                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
 273                             cur_offset, out_offset);
 274                 return -1;
 275         }
 276         return 0;
 277 #undef cur_offset
 278 #undef jmp_offset
 279 }
 280
 281 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 282 {
 283         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 284         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 285         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 286         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 287         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 288         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 289
 290         /* We're done with BPF stack */
 291         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 292
 293         /* Restore fs (x25) and x26 */
 294         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 295
 296         /* Restore callee-saved register */
 297         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 298         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 299
 300         /* Restore FP/LR registers */
 301         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 302
 303         /* Set return value */
 304         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 305
 306         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 307 }
 308
 309 /* JITs an eBPF instruction.
 310  * Returns:
 311  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 312  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 313  * <0 - failed to JIT.
 314  */
 315 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 316 {
 317         const u8 code = insn->code;
 318         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 319         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 320         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 321         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 322         const s16 off = insn->off;
 323         const s32 imm = insn->imm;
 324         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 325         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 326         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
 327         u8 jmp_cond;
 328         s32 jmp_offset;
 329
 330 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 331         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 332             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 333                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 334                         i, imm, imm);                           \
 335                 return -EINVAL;                                 \
 336         }                                                       \
 337 } while (0)
 338 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 339 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 340
 341         switch (code) {
 342         /* dst = src */
 343         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 344         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 345                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 346                 break;
 347         /* dst = dst OP src */
 348         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 349         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 350                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 351                 break;
 352         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 353         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 354                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 355                 break;
 356         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 357         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 358                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 359                 break;
 360         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 361         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 362                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 363                 break;
 364         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 365         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 366                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 367                 break;
 368         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 369         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 370                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 371                 break;
 372         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 373         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 374         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 375         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 376         {
 377                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 378
 379                 /* if (src == 0) return 0 */
 380                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 381                 check_imm19(jmp_offset);
 382                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 383                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 384                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 385                 check_imm26(jmp_offset);
 386                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 387                 /* else */
 388                 switch (BPF_OP(code)) {
 389                 case BPF_DIV:
 390                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 391                         break;
 392                 case BPF_MOD:
 393                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 394                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 395                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 396                         break;
 397                 }
 398                 break;
 399         }
 400         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 401         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 402                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 403                 break;
 404         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 405         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 406                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 407                 break;
 408         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 409         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 410                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 411                 break;
 412         /* dst = -dst */
 413         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 414         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 415                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 416                 break;
 417         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 418         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 419         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 420 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 421                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 422                         goto emit_bswap_uxt;
 423 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 424                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 425                         goto emit_bswap_uxt;
 426 #endif
 427                 switch (imm) {
 428                 case 16:
 429                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 430                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 431                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 432                         break;
 433                 case 32:
 434                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 435                         /* upper 32 bits already cleared */
 436                         break;
 437                 case 64:
 438                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 439                         break;
 440                 }
 441                 break;
 442 emit_bswap_uxt:
 443                 switch (imm) {
 444                 case 16:
 445                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 446                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 447                         break;
 448                 case 32:
 449                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 450                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 451                         break;
 452                 case 64:
 453                         /* nop */
 454                         break;
 455                 }
 456                 break;
 457         /* dst = imm */
 458         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 459         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 460                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 461                 break;
 462         /* dst = dst OP imm */
 463         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 464         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 465                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 466                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 467                 break;
 468         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 469         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 470                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 471                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 472                 break;
 473         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 474         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 475                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 476                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 477                 break;
 478         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 479         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 480                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 481                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 482                 break;
 483         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 484         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 485                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 486                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 487                 break;
 488         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 489         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 490                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 491                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 492                 break;
 493         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 494         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 495                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 496                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 497                 break;
 498         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 499         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 500                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 501                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 502                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 503                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 504                 break;
 505         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 506         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 507                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 508                 break;
 509         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 510         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 511                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 512                 break;
 513         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 514         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 515                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 516                 break;
 517
 518         /* JUMP off */
 519         case BPF_JMP | BPF_JA:
 520                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 521                 check_imm26(jmp_offset);
 522                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 523                 break;
 524         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 525         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 526         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 527         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 528         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 529         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 530         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 531                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 532 emit_cond_jmp:
 533                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 534                 check_imm19(jmp_offset);
 535                 switch (BPF_OP(code)) {
 536                 case BPF_JEQ:
 537                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 538                         break;
 539                 case BPF_JGT:
 540                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 541                         break;
 542                 case BPF_JGE:
 543                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 544                         break;
 545                 case BPF_JSET:
 546                 case BPF_JNE:
 547                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 548                         break;
 549                 case BPF_JSGT:
 550                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 551                         break;
 552                 case BPF_JSGE:
 553                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 554                         break;
 555                 default:
 556                         return -EFAULT;
 557                 }
 558                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 559                 break;
 560         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 561                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 562                 goto emit_cond_jmp;
 563         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 564         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 565         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 566         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 567         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 568         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 569         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 570                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 571                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 572                 goto emit_cond_jmp;
 573         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 574                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 575                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 576                 goto emit_cond_jmp;
 577         /* function call */
 578         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 579         {
 580                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 581                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 582
 583                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 584                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 585                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 586                 break;
 587         }
 588         /* tail call */
 589         case BPF_JMP | BPF_CALL | BPF_X:
 590                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
 591                         return -EFAULT;
 592                 break;
 593         /* function return */
 594         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 595                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 596                    simply fallthrough to epilogue. */
 597                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 598                         break;
 599                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 600                 check_imm26(jmp_offset);
 601                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 602                 break;
 603
 604         /* dst = imm64 */
 605         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 606         {
 607                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 608                 u64 imm64;
 609
 610                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 611                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 612
 613                 return 1;
 614         }
 615
 616         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 617         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 618         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 619         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 620         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 621                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 622                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 623                 case BPF_W:
 624                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 625                         break;
 626                 case BPF_H:
 627                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 628                         break;
 629                 case BPF_B:
 630                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 631                         break;
 632                 case BPF_DW:
 633                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 634                         break;
 635                 }
 636                 break;
 637
 638         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 639         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 640         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 641         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 642         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 643                 /* Load imm to a register then store it */
 644                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 645                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 646                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 647                 case BPF_W:
 648                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 649                         break;
 650                 case BPF_H:
 651                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 652                         break;
 653                 case BPF_B:
 654                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 655                         break;
 656                 case BPF_DW:
 657                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 658                         break;
 659                 }
 660                 break;
 661
 662         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 663         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 664         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 665         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 666         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 667                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 668                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 669                 case BPF_W:
 670                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 671                         break;
 672                 case BPF_H:
 673                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 674                         break;
 675                 case BPF_B:
 676                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 677                         break;
 678                 case BPF_DW:
 679                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 680                         break;
 681                 }
 682                 break;
 683         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 684         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 685         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 686         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 687                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 688                 emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
 689                 emit(A64_PRFM(tmp, PST, L1, STRM), ctx);
 690                 emit(A64_LDXR(isdw, tmp2, tmp), ctx);
 691                 emit(A64_ADD(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
 692                 emit(A64_STXR(isdw, tmp2, tmp, tmp2), ctx);
 693                 jmp_offset = -3;
 694                 check_imm19(jmp_offset);
 695                 emit(A64_CBNZ(0, tmp2, jmp_offset), ctx);
 696                 break;
 697
 698         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 699         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 700         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 701         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 702         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 703         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 704         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 705         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 706         {
 707                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 708                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 709                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 710                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 711                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 712                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 713                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 714                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 715                 int size;
 716
 717                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 718                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 719                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 720                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 721                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 722                 case BPF_W:
 723                         size = 4;
 724                         break;
 725                 case BPF_H:
 726                         size = 2;
 727                         break;
 728                 case BPF_B:
 729                         size = 1;
 730                         break;
 731                 default:
 732                         return -EINVAL;
 733                 }
 734                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 735                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, STACK_SIZE), ctx);
 736                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 737                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 738                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 739
 740                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 741                 check_imm19(jmp_offset);
 742                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 743                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 744                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 745                 case BPF_W:
 746                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 747 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 748                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 749 #endif
 750                         break;
 751                 case BPF_H:
 752                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 753 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 754                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 755 #endif
 756                         break;
 757                 case BPF_B:
 758                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 759                         break;
 760                 }
 761                 break;
 762         }
 763         default:
 764                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 765                 return -EINVAL;
 766         }
 767
 768         return 0;
 769 }
 770
 771 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 772 {
 773         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 774         int i;
 775
 776         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 777                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 778                 int ret;
 779
 780                 ret = build_insn(insn, ctx);
 781                 if (ret > 0) {
 782                         i++;
 783                         if (ctx->image == NULL)
 784                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
 785                         continue;
 786                 }
 787                 if (ctx->image == NULL)
 788                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 789                 if (ret)
 790                         return ret;
 791         }
 792
 793         return 0;
 794 }
 795
 796 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 797 {
 798         int i;
 799
 800         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 801                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 802
 803                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 804                         return -1;
 805         }
 806
 807         return 0;
 808 }
 809
 810 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 811 {
 812         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 813 }
 814
 815 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 816 {
 817         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 818         struct bpf_binary_header *header;
 819         bool tmp_blinded = false;
 820         struct jit_ctx ctx;
 821         int image_size;
 822         u8 *image_ptr;
 823
 824         if (!bpf_jit_enable)
 825                 return orig_prog;
 826
 827         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 828         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 829          * we must fall back to the interpreter.
 830          */
 831         if (IS_ERR(tmp))
 832                 return orig_prog;
 833         if (tmp != prog) {
 834                 tmp_blinded = true;
 835                 prog = tmp;
 836         }
 837
 838         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 839         ctx.prog = prog;
 840
 841         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 842         if (ctx.offset == NULL) {
 843                 prog = orig_prog;
 844                 goto out;
 845         }
 846
 847         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 848
 849         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 850         if (build_body(&ctx)) {
 851                 prog = orig_prog;
 852                 goto out_off;
 853         }
 854
 855         if (build_prologue(&ctx)) {
 856                 prog = orig_prog;
 857                 goto out_off;
 858         }
 859
 860         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 861         build_epilogue(&ctx);
 862
 863         /* Now we know the actual image size. */
 864         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 865         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 866                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 867         if (header == NULL) {
 868                 prog = orig_prog;
 869                 goto out_off;
 870         }
 871
 872         /* 2. Now, the actual pass. */
 873
 874         ctx.image = (u32 *)image_ptr;
 875         ctx.idx = 0;
 876
 877         build_prologue(&ctx);
 878
 879         if (build_body(&ctx)) {
 880                 bpf_jit_binary_free(header);
 881                 prog = orig_prog;
 882                 goto out_off;
 883         }
 884
 885         build_epilogue(&ctx);
 886
 887         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 888         if (validate_code(&ctx)) {
 889                 bpf_jit_binary_free(header);
 890                 prog = orig_prog;
 891                 goto out_off;
 892         }
 893
 894         /* And we're done. */
 895         if (bpf_jit_enable > 1)
 896                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 897
 898         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 899
 900         bpf_jit_binary_lock_ro(header);
 901         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 902         prog->jited = 1;
 903
 904 out_off:
 905         kfree(ctx.offset);
 906 out:
 907         if (tmp_blinded)
 908                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 909                                            tmp : orig_prog);
 910         return prog;
 911 }