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 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_JIT_REG + 0)
  35 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_JIT_REG + 1)
  36 #define TCALL_CNT (MAX_BPF_JIT_REG + 2)
  37 #define TMP_REG_3 (MAX_BPF_JIT_REG + 3)
  38
  39 /* Map BPF registers to A64 registers */
  40 static const int bpf2a64[] = {
  41         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  42         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  43         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  44         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  45         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  46         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  47         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  48         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  49         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  50         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  51         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  52         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  53         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  54         /* read-only frame pointer to access stack */
  55         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  56         /* temporary registers for internal BPF JIT */
  57         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
  58         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
  59         [TMP_REG_3] = A64_R(12),
  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         __le32 *image;
  72         u32 stack_size;
  73 };
  74
  75 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  76 {
  77         if (ctx->image != NULL)
  78                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  79
  80         ctx->idx++;
  81 }
  82
  83 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  84                                     struct jit_ctx *ctx)
  85 {
  86         u64 tmp = val;
  87         int shift = 0;
  88
  89         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  90         tmp >>= 16;
  91         shift += 16;
  92         while (tmp) {
  93                 if (tmp & 0xffff)
  94                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  95                 tmp >>= 16;
  96                 shift += 16;
  97         }
  98 }
  99
 100 static inline void emit_addr_mov_i64(const int reg, const u64 val,
 101                                      struct jit_ctx *ctx)
 102 {
 103         u64 tmp = val;
 104         int shift = 0;
 105
 106         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
 107         for (;shift < 48;) {
 108                 tmp >>= 16;
 109                 shift += 16;
 110                 emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
 111         }
 112 }
 113
 114 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
 115                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
 116 {
 117         u16 hi = val >> 16;
 118         u16 lo = val & 0xffff;
 119
 120         if (hi & 0x8000) {
 121                 if (hi == 0xffff) {
 122                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 123                 } else {
 124                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 125                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 126                 }
 127         } else {
 128                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 129                 if (hi)
 130                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 131         }
 132 }
 133
 134 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 135                                  const struct jit_ctx *ctx)
 136 {
 137         int to = ctx->offset[bpf_to];
 138         /* -1 to account for the Branch instruction */
 139         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 140
 141         return to - from;
 142 }
 143
 144 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 145 {
 146         __le32 *ptr;
 147         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 148         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 149                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 150 }
 151
 152 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 153 {
 154         int to = ctx->epilogue_offset;
 155         int from = ctx->idx;
 156
 157         return to - from;
 158 }
 159
 160 /* Stack must be multiples of 16B */
 161 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 162
 163 /* Tail call offset to jump into */
 164 #define PROLOGUE_OFFSET 7
 165
 166 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 167 {
 168         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 169         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 170         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 171         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 172         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 173         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 174         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 175         const int idx0 = ctx->idx;
 176         int cur_offset;
 177
 178         /*
 179          * BPF prog stack layout
 180          *
 181          *                         high
 182          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 183          *                        |FP/LR|
 184          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 185          *                        | ... | callee saved registers
 186          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
 187          *                        |     |
 188          *                        | ... | BPF prog stack
 189          *                        |     |
 190          *                        +-----+ <= (BPF_FP - prog->aux->stack_depth)
 191          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 192          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - ctx->stack_size)
 193          *                        |     |
 194          *                        | ... | Function call stack
 195          *                        |     |
 196          *                        +-----+
 197          *                          low
 198          *
 199          */
 200
 201         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 202         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 203         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 204
 205         /* Save callee-saved registers */
 206         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 207         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 208         emit(A64_PUSH(fp, tcc, A64_SP), ctx);
 209
 210         /* Set up BPF prog stack base register */
 211         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 212
 213         /* Initialize tail_call_cnt */
 214         emit(A64_MOVZ(1, tcc, 0, 0), ctx);
 215
 216         cur_offset = ctx->idx - idx0;
 217         if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
 218                 pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
 219                             cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
 220                 return -1;
 221         }
 222
 223         /* 4 byte extra for skb_copy_bits buffer */
 224         ctx->stack_size = prog->aux->stack_depth + 4;
 225         ctx->stack_size = STACK_ALIGN(ctx->stack_size);
 226
 227         /* Set up function call stack */
 228         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 229         return 0;
 230 }
 231
 232 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
 233 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
 234 {
 235         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
 236         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
 237         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
 238
 239         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 240         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
 241         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 242         const int idx0 = ctx->idx;
 243 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
 244 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
 245         size_t off;
 246
 247         /* if (index >= array->map.max_entries)
 248          *     goto out;
 249          */
 250         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
 251         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 252         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
 253         emit(A64_MOV(0, r3, r3), ctx);
 254         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
 255         emit(A64_B_(A64_COND_CS, jmp_offset), ctx);
 256
 257         /* if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 258          *     goto out;
 259          * tail_call_cnt++;
 260          */
 261         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
 262         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
 263         emit(A64_B_(A64_COND_HI, jmp_offset), ctx);
 264         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
 265
 266         /* prog = array->ptrs[index];
 267          * if (prog == NULL)
 268          *     goto out;
 269          */
 270         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
 271         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 272         emit(A64_ADD(1, tmp, r2, tmp), ctx);
 273         emit(A64_LSL(1, prg, r3, 3), ctx);
 274         emit(A64_LDR64(prg, tmp, prg), ctx);
 275         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
 276
 277         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_offset); */
 278         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
 279         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 280         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
 281         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
 282         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 283         emit(A64_BR(tmp), ctx);
 284
 285         /* out: */
 286         if (out_offset == -1)
 287                 out_offset = cur_offset;
 288         if (cur_offset != out_offset) {
 289                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
 290                             cur_offset, out_offset);
 291                 return -1;
 292         }
 293         return 0;
 294 #undef cur_offset
 295 #undef jmp_offset
 296 }
 297
 298 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 299 {
 300         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 301         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 302         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 303         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 304         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 305         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 306
 307         /* We're done with BPF stack */
 308         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 309
 310         /* Restore fs (x25) and x26 */
 311         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 312
 313         /* Restore callee-saved register */
 314         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 315         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 316
 317         /* Restore FP/LR registers */
 318         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 319
 320         /* Set return value */
 321         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 322
 323         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 324 }
 325
 326 /* JITs an eBPF instruction.
 327  * Returns:
 328  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 329  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 330  * <0 - failed to JIT.
 331  */
 332 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 333 {
 334         const u8 code = insn->code;
 335         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 336         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 337         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 338         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 339         const u8 tmp3 = bpf2a64[TMP_REG_3];
 340         const s16 off = insn->off;
 341         const s32 imm = insn->imm;
 342         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 343         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 344         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
 345         u8 jmp_cond;
 346         s32 jmp_offset;
 347
 348 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 349         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 350             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 351                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 352                         i, imm, imm);                           \
 353                 return -EINVAL;                                 \
 354         }                                                       \
 355 } while (0)
 356 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 357 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 358
 359         switch (code) {
 360         /* dst = src */
 361         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 362         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 363                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 364                 break;
 365         /* dst = dst OP src */
 366         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 367         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 368                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 369                 break;
 370         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 371         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 372                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 373                 break;
 374         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 375         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 376                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 377                 break;
 378         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 379         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 380                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 381                 break;
 382         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 383         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 384                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 385                 break;
 386         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 387         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 388                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 389                 break;
 390         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 391         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 392         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 393         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 394                 switch (BPF_OP(code)) {
 395                 case BPF_DIV:
 396                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 397                         break;
 398                 case BPF_MOD:
 399                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 400                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 401                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 402                         break;
 403                 }
 404                 break;
 405         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 406         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 407                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 408                 break;
 409         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 410         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 411                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 412                 break;
 413         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 414         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 415                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 416                 break;
 417         /* dst = -dst */
 418         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 419         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 420                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 421                 break;
 422         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 423         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 424         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 425 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 426                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 427                         goto emit_bswap_uxt;
 428 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 429                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 430                         goto emit_bswap_uxt;
 431 #endif
 432                 switch (imm) {
 433                 case 16:
 434                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 435                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 436                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 437                         break;
 438                 case 32:
 439                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 440                         /* upper 32 bits already cleared */
 441                         break;
 442                 case 64:
 443                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 444                         break;
 445                 }
 446                 break;
 447 emit_bswap_uxt:
 448                 switch (imm) {
 449                 case 16:
 450                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 451                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 452                         break;
 453                 case 32:
 454                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 455                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 456                         break;
 457                 case 64:
 458                         /* nop */
 459                         break;
 460                 }
 461                 break;
 462         /* dst = imm */
 463         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 464         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 465                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 466                 break;
 467         /* dst = dst OP imm */
 468         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 469         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 470                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 471                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 472                 break;
 473         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 474         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 475                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 476                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 477                 break;
 478         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 479         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 480                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 481                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 482                 break;
 483         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 484         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 485                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 486                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 487                 break;
 488         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 489         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 490                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 491                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 492                 break;
 493         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 494         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 495                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 496                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 497                 break;
 498         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 499         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 500                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 501                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 502                 break;
 503         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 504         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 505                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 506                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 507                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 508                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 509                 break;
 510         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 511         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 512                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 513                 break;
 514         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 515         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 516                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 517                 break;
 518         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 519         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 520                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 521                 break;
 522
 523         /* JUMP off */
 524         case BPF_JMP | BPF_JA:
 525                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 526                 check_imm26(jmp_offset);
 527                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 528                 break;
 529         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 530         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 531         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 532         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_X:
 533         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 534         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_X:
 535         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 536         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 537         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_X:
 538         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 539         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_X:
 540                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 541 emit_cond_jmp:
 542                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 543                 check_imm19(jmp_offset);
 544                 switch (BPF_OP(code)) {
 545                 case BPF_JEQ:
 546                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 547                         break;
 548                 case BPF_JGT:
 549                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 550                         break;
 551                 case BPF_JLT:
 552                         jmp_cond = A64_COND_CC;
 553                         break;
 554                 case BPF_JGE:
 555                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 556                         break;
 557                 case BPF_JLE:
 558                         jmp_cond = A64_COND_LS;
 559                         break;
 560                 case BPF_JSET:
 561                 case BPF_JNE:
 562                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 563                         break;
 564                 case BPF_JSGT:
 565                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 566                         break;
 567                 case BPF_JSLT:
 568                         jmp_cond = A64_COND_LT;
 569                         break;
 570                 case BPF_JSGE:
 571                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 572                         break;
 573                 case BPF_JSLE:
 574                         jmp_cond = A64_COND_LE;
 575                         break;
 576                 default:
 577                         return -EFAULT;
 578                 }
 579                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 580                 break;
 581         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 582                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 583                 goto emit_cond_jmp;
 584         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 585         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 586         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 587         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_K:
 588         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 589         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_K:
 590         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 591         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 592         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_K:
 593         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 594         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_K:
 595                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 596                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 597                 goto emit_cond_jmp;
 598         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 599                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 600                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 601                 goto emit_cond_jmp;
 602         /* function call */
 603         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 604         {
 605                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 606                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 607
 608                 if (ctx->prog->is_func)
 609                         emit_addr_mov_i64(tmp, func, ctx);
 610                 else
 611                         emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 612                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 613                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 614                 break;
 615         }
 616         /* tail call */
 617         case BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL:
 618                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
 619                         return -EFAULT;
 620                 break;
 621         /* function return */
 622         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 623                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 624                    simply fallthrough to epilogue. */
 625                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 626                         break;
 627                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 628                 check_imm26(jmp_offset);
 629                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 630                 break;
 631
 632         /* dst = imm64 */
 633         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 634         {
 635                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 636                 u64 imm64;
 637
 638                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 639                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 640
 641                 return 1;
 642         }
 643
 644         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 645         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 646         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 647         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 648         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 649                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 650                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 651                 case BPF_W:
 652                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 653                         break;
 654                 case BPF_H:
 655                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 656                         break;
 657                 case BPF_B:
 658                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 659                         break;
 660                 case BPF_DW:
 661                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 662                         break;
 663                 }
 664                 break;
 665
 666         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 667         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 668         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 669         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 670         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 671                 /* Load imm to a register then store it */
 672                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 673                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 674                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 675                 case BPF_W:
 676                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 677                         break;
 678                 case BPF_H:
 679                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 680                         break;
 681                 case BPF_B:
 682                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 683                         break;
 684                 case BPF_DW:
 685                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 686                         break;
 687                 }
 688                 break;
 689
 690         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 691         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 692         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 693         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 694         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 695                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 696                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 697                 case BPF_W:
 698                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 699                         break;
 700                 case BPF_H:
 701                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 702                         break;
 703                 case BPF_B:
 704                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 705                         break;
 706                 case BPF_DW:
 707                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 708                         break;
 709                 }
 710                 break;
 711         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 712         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 713         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 714         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 715                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 716                 emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
 717                 emit(A64_PRFM(tmp, PST, L1, STRM), ctx);
 718                 emit(A64_LDXR(isdw, tmp2, tmp), ctx);
 719                 emit(A64_ADD(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
 720                 emit(A64_STXR(isdw, tmp2, tmp, tmp3), ctx);
 721                 jmp_offset = -3;
 722                 check_imm19(jmp_offset);
 723                 emit(A64_CBNZ(0, tmp3, jmp_offset), ctx);
 724                 break;
 725
 726         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 727         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 728         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 729         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 730         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 731         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 732         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 733         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 734         {
 735                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 736                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 737                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 738                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 739                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 740                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 741                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 742                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 743                 int size;
 744
 745                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 746                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 747                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 748                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 749                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 750                 case BPF_W:
 751                         size = 4;
 752                         break;
 753                 case BPF_H:
 754                         size = 2;
 755                         break;
 756                 case BPF_B:
 757                         size = 1;
 758                         break;
 759                 default:
 760                         return -EINVAL;
 761                 }
 762                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 763                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, ctx->stack_size), ctx);
 764                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 765                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 766                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 767
 768                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 769                 check_imm19(jmp_offset);
 770                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 771                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 772                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 773                 case BPF_W:
 774                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 775 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 776                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 777 #endif
 778                         break;
 779                 case BPF_H:
 780                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 781 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 782                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 783 #endif
 784                         break;
 785                 case BPF_B:
 786                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 787                         break;
 788                 }
 789                 break;
 790         }
 791         default:
 792                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 793                 return -EINVAL;
 794         }
 795
 796         return 0;
 797 }
 798
 799 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 800 {
 801         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 802         int i;
 803
 804         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 805                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 806                 int ret;
 807
 808                 ret = build_insn(insn, ctx);
 809                 if (ret > 0) {
 810                         i++;
 811                         if (ctx->image == NULL)
 812                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
 813                         continue;
 814                 }
 815                 if (ctx->image == NULL)
 816                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 817                 if (ret)
 818                         return ret;
 819         }
 820
 821         return 0;
 822 }
 823
 824 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 825 {
 826         int i;
 827
 828         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 829                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 830
 831                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 832                         return -1;
 833         }
 834
 835         return 0;
 836 }
 837
 838 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 839 {
 840         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 841 }
 842
 843 struct arm64_jit_data {
 844         struct bpf_binary_header *header;
 845         u8 *image;
 846         struct jit_ctx ctx;
 847 };
 848
 849 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 850 {
 851         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 852         struct bpf_binary_header *header;
 853         struct arm64_jit_data *jit_data;
 854         bool tmp_blinded = false;
 855         bool extra_pass = false;
 856         struct jit_ctx ctx;
 857         int image_size;
 858         u8 *image_ptr;
 859
 860         if (!prog->jit_requested)
 861                 return orig_prog;
 862
 863         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 864         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 865          * we must fall back to the interpreter.
 866          */
 867         if (IS_ERR(tmp))
 868                 return orig_prog;
 869         if (tmp != prog) {
 870                 tmp_blinded = true;
 871                 prog = tmp;
 872         }
 873
 874         jit_data = prog->aux->jit_data;
 875         if (!jit_data) {
 876                 jit_data = kzalloc(sizeof(*jit_data), GFP_KERNEL);
 877                 if (!jit_data) {
 878                         prog = orig_prog;
 879                         goto out;
 880                 }
 881                 prog->aux->jit_data = jit_data;
 882         }
 883         if (jit_data->ctx.offset) {
 884                 ctx = jit_data->ctx;
 885                 image_ptr = jit_data->image;
 886                 header = jit_data->header;
 887                 extra_pass = true;
 888                 image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 889                 goto skip_init_ctx;
 890         }
 891         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 892         ctx.prog = prog;
 893
 894         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 895         if (ctx.offset == NULL) {
 896                 prog = orig_prog;
 897                 goto out_off;
 898         }
 899
 900         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 901
 902         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 903         if (build_body(&ctx)) {
 904                 prog = orig_prog;
 905                 goto out_off;
 906         }
 907
 908         if (build_prologue(&ctx)) {
 909                 prog = orig_prog;
 910                 goto out_off;
 911         }
 912
 913         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 914         build_epilogue(&ctx);
 915
 916         /* Now we know the actual image size. */
 917         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 918         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 919                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 920         if (header == NULL) {
 921                 prog = orig_prog;
 922                 goto out_off;
 923         }
 924
 925         /* 2. Now, the actual pass. */
 926
 927         ctx.image = (__le32 *)image_ptr;
 928 skip_init_ctx:
 929         ctx.idx = 0;
 930
 931         build_prologue(&ctx);
 932
 933         if (build_body(&ctx)) {
 934                 bpf_jit_binary_free(header);
 935                 prog = orig_prog;
 936                 goto out_off;
 937         }
 938
 939         build_epilogue(&ctx);
 940
 941         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 942         if (validate_code(&ctx)) {
 943                 bpf_jit_binary_free(header);
 944                 prog = orig_prog;
 945                 goto out_off;
 946         }
 947
 948         /* And we're done. */
 949         if (bpf_jit_enable > 1)
 950                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 951
 952         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 953
 954         if (!prog->is_func || extra_pass) {
 955                 if (extra_pass && ctx.idx != jit_data->ctx.idx) {
 956                         pr_err_once("multi-func JIT bug %d != %d\n",
 957                                     ctx.idx, jit_data->ctx.idx);
 958                         bpf_jit_binary_free(header);
 959                         prog->bpf_func = NULL;
 960                         prog->jited = 0;
 961                         goto out_off;
 962                 }
 963                 bpf_jit_binary_lock_ro(header);
 964         } else {
 965                 jit_data->ctx = ctx;
 966                 jit_data->image = image_ptr;
 967                 jit_data->header = header;
 968         }
 969         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 970         prog->jited = 1;
 971         prog->jited_len = image_size;
 972
 973         if (!prog->is_func || extra_pass) {
 974 out_off:
 975                 kfree(ctx.offset);
 976                 kfree(jit_data);
 977                 prog->aux->jit_data = NULL;
 978         }
 979 out:
 980         if (tmp_blinded)
 981                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 982                                            tmp : orig_prog);
 983         return prog;
 984 }