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 #define TMP_REG_3 (MAX_BPF_JIT_REG + 3)
  40
  41 /* Map BPF registers to A64 registers */
  42 static const int bpf2a64[] = {
  43         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  44         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  45         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  46         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  47         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  48         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  49         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  50         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  51         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  52         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  53         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  54         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  55         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  56         /* read-only frame pointer to access stack */
  57         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  58         /* temporary registers for internal BPF JIT */
  59         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
  60         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
  61         [TMP_REG_3] = A64_R(12),
  62         /* tail_call_cnt */
  63         [TCALL_CNT] = A64_R(26),
  64         /* temporary register for blinding constants */
  65         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
  66 };
  67
  68 struct jit_ctx {
  69         const struct bpf_prog *prog;
  70         int idx;
  71         int epilogue_offset;
  72         int *offset;
  73         __le32 *image;
  74         u32 stack_size;
  75 };
  76
  77 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  78 {
  79         if (ctx->image != NULL)
  80                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  81
  82         ctx->idx++;
  83 }
  84
  85 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  86                                     struct jit_ctx *ctx)
  87 {
  88         u64 tmp = val;
  89         int shift = 0;
  90
  91         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  92         tmp >>= 16;
  93         shift += 16;
  94         while (tmp) {
  95                 if (tmp & 0xffff)
  96                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  97                 tmp >>= 16;
  98                 shift += 16;
  99         }
 100 }
 101
 102 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
 103                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
 104 {
 105         u16 hi = val >> 16;
 106         u16 lo = val & 0xffff;
 107
 108         if (hi & 0x8000) {
 109                 if (hi == 0xffff) {
 110                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 111                 } else {
 112                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 113                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 114                 }
 115         } else {
 116                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 117                 if (hi)
 118                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 119         }
 120 }
 121
 122 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 123                                  const struct jit_ctx *ctx)
 124 {
 125         int to = ctx->offset[bpf_to];
 126         /* -1 to account for the Branch instruction */
 127         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 128
 129         return to - from;
 130 }
 131
 132 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 133 {
 134         __le32 *ptr;
 135         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 136         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 137                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 138 }
 139
 140 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 141 {
 142         int to = ctx->epilogue_offset;
 143         int from = ctx->idx;
 144
 145         return to - from;
 146 }
 147
 148 /* Stack must be multiples of 16B */
 149 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 150
 151 /* Tail call offset to jump into */
 152 #define PROLOGUE_OFFSET 7
 153
 154 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 155 {
 156         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 157         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 158         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 159         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 160         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 161         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 162         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 163         const int idx0 = ctx->idx;
 164         int cur_offset;
 165
 166         /*
 167          * BPF prog stack layout
 168          *
 169          *                         high
 170          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 171          *                        |FP/LR|
 172          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 173          *                        | ... | callee saved registers
 174          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
 175          *                        |     |
 176          *                        | ... | BPF prog stack
 177          *                        |     |
 178          *                        +-----+ <= (BPF_FP - prog->aux->stack_depth)
 179          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 180          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - ctx->stack_size)
 181          *                        |     |
 182          *                        | ... | Function call stack
 183          *                        |     |
 184          *                        +-----+
 185          *                          low
 186          *
 187          */
 188
 189         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 190         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 191         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 192
 193         /* Save callee-saved registers */
 194         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 195         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 196         emit(A64_PUSH(fp, tcc, A64_SP), ctx);
 197
 198         /* Set up BPF prog stack base register */
 199         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 200
 201         /* Initialize tail_call_cnt */
 202         emit(A64_MOVZ(1, tcc, 0, 0), ctx);
 203
 204         cur_offset = ctx->idx - idx0;
 205         if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
 206                 pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
 207                             cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
 208                 return -1;
 209         }
 210
 211         /* 4 byte extra for skb_copy_bits buffer */
 212         ctx->stack_size = prog->aux->stack_depth + 4;
 213         ctx->stack_size = STACK_ALIGN(ctx->stack_size);
 214
 215         /* Set up function call stack */
 216         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 217         return 0;
 218 }
 219
 220 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
 221 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
 222 {
 223         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
 224         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
 225         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
 226
 227         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 228         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
 229         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 230         const int idx0 = ctx->idx;
 231 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
 232 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
 233         size_t off;
 234
 235         /* if (index >= array->map.max_entries)
 236          *     goto out;
 237          */
 238         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
 239         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 240         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
 241         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
 242         emit(A64_B_(A64_COND_GE, jmp_offset), ctx);
 243
 244         /* if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 245          *     goto out;
 246          * tail_call_cnt++;
 247          */
 248         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
 249         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
 250         emit(A64_B_(A64_COND_GT, jmp_offset), ctx);
 251         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
 252
 253         /* prog = array->ptrs[index];
 254          * if (prog == NULL)
 255          *     goto out;
 256          */
 257         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
 258         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 259         emit(A64_ADD(1, tmp, r2, tmp), ctx);
 260         emit(A64_LSL(1, prg, r3, 3), ctx);
 261         emit(A64_LDR64(prg, tmp, prg), ctx);
 262         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
 263
 264         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_offset); */
 265         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
 266         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 267         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
 268         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
 269         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 270         emit(A64_BR(tmp), ctx);
 271
 272         /* out: */
 273         if (out_offset == -1)
 274                 out_offset = cur_offset;
 275         if (cur_offset != out_offset) {
 276                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
 277                             cur_offset, out_offset);
 278                 return -1;
 279         }
 280         return 0;
 281 #undef cur_offset
 282 #undef jmp_offset
 283 }
 284
 285 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 286 {
 287         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 288         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 289         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 290         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 291         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 292         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 293
 294         /* We're done with BPF stack */
 295         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, ctx->stack_size), ctx);
 296
 297         /* Restore fs (x25) and x26 */
 298         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 299
 300         /* Restore callee-saved register */
 301         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 302         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 303
 304         /* Restore FP/LR registers */
 305         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 306
 307         /* Set return value */
 308         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 309
 310         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 311 }
 312
 313 /* JITs an eBPF instruction.
 314  * Returns:
 315  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 316  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 317  * <0 - failed to JIT.
 318  */
 319 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 320 {
 321         const u8 code = insn->code;
 322         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 323         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 324         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 325         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 326         const u8 tmp3 = bpf2a64[TMP_REG_3];
 327         const s16 off = insn->off;
 328         const s32 imm = insn->imm;
 329         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 330         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 331         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
 332         u8 jmp_cond;
 333         s32 jmp_offset;
 334
 335 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 336         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 337             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 338                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 339                         i, imm, imm);                           \
 340                 return -EINVAL;                                 \
 341         }                                                       \
 342 } while (0)
 343 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 344 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 345
 346         switch (code) {
 347         /* dst = src */
 348         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 349         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 350                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 351                 break;
 352         /* dst = dst OP src */
 353         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 354         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 355                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 356                 break;
 357         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 358         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 359                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 360                 break;
 361         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 362         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 363                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 364                 break;
 365         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 366         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 367                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 368                 break;
 369         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 370         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 371                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 372                 break;
 373         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 374         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 375                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 376                 break;
 377         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 378         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 379         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 380         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 381         {
 382                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 383
 384                 /* if (src == 0) return 0 */
 385                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 386                 check_imm19(jmp_offset);
 387                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 388                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 389                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 390                 check_imm26(jmp_offset);
 391                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 392                 /* else */
 393                 switch (BPF_OP(code)) {
 394                 case BPF_DIV:
 395                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 396                         break;
 397                 case BPF_MOD:
 398                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 399                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 400                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 401                         break;
 402                 }
 403                 break;
 404         }
 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                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 609                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 610                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 611                 break;
 612         }
 613         /* tail call */
 614         case BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL:
 615                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
 616                         return -EFAULT;
 617                 break;
 618         /* function return */
 619         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 620                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 621                    simply fallthrough to epilogue. */
 622                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 623                         break;
 624                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 625                 check_imm26(jmp_offset);
 626                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 627                 break;
 628
 629         /* dst = imm64 */
 630         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 631         {
 632                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 633                 u64 imm64;
 634
 635                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 636                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 637
 638                 return 1;
 639         }
 640
 641         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 642         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 643         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 644         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 645         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 646                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 647                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 648                 case BPF_W:
 649                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 650                         break;
 651                 case BPF_H:
 652                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 653                         break;
 654                 case BPF_B:
 655                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 656                         break;
 657                 case BPF_DW:
 658                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 659                         break;
 660                 }
 661                 break;
 662
 663         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 664         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 665         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 666         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 667         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 668                 /* Load imm to a register then store it */
 669                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 670                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 671                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 672                 case BPF_W:
 673                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 674                         break;
 675                 case BPF_H:
 676                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 677                         break;
 678                 case BPF_B:
 679                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 680                         break;
 681                 case BPF_DW:
 682                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 683                         break;
 684                 }
 685                 break;
 686
 687         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 688         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 689         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 690         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 691         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 692                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 693                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 694                 case BPF_W:
 695                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 696                         break;
 697                 case BPF_H:
 698                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 699                         break;
 700                 case BPF_B:
 701                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 702                         break;
 703                 case BPF_DW:
 704                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 705                         break;
 706                 }
 707                 break;
 708         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 709         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 710         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 711         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 712                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 713                 emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
 714                 emit(A64_PRFM(tmp, PST, L1, STRM), ctx);
 715                 emit(A64_LDXR(isdw, tmp2, tmp), ctx);
 716                 emit(A64_ADD(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
 717                 emit(A64_STXR(isdw, tmp2, tmp, tmp3), ctx);
 718                 jmp_offset = -3;
 719                 check_imm19(jmp_offset);
 720                 emit(A64_CBNZ(0, tmp3, jmp_offset), ctx);
 721                 break;
 722
 723         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 724         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 725         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 726         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 727         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 728         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 729         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 730         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 731         {
 732                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 733                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 734                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 735                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 736                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 737                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 738                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 739                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 740                 int size;
 741
 742                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 743                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 744                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 745                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 746                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 747                 case BPF_W:
 748                         size = 4;
 749                         break;
 750                 case BPF_H:
 751                         size = 2;
 752                         break;
 753                 case BPF_B:
 754                         size = 1;
 755                         break;
 756                 default:
 757                         return -EINVAL;
 758                 }
 759                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 760                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, ctx->stack_size), ctx);
 761                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 762                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 763                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 764
 765                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 766                 check_imm19(jmp_offset);
 767                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 768                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 769                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 770                 case BPF_W:
 771                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 772 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 773                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 774 #endif
 775                         break;
 776                 case BPF_H:
 777                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 778 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 779                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 780 #endif
 781                         break;
 782                 case BPF_B:
 783                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 784                         break;
 785                 }
 786                 break;
 787         }
 788         default:
 789                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 790                 return -EINVAL;
 791         }
 792
 793         return 0;
 794 }
 795
 796 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 797 {
 798         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 799         int i;
 800
 801         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 802                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 803                 int ret;
 804
 805                 ret = build_insn(insn, ctx);
 806                 if (ret > 0) {
 807                         i++;
 808                         if (ctx->image == NULL)
 809                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
 810                         continue;
 811                 }
 812                 if (ctx->image == NULL)
 813                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 814                 if (ret)
 815                         return ret;
 816         }
 817
 818         return 0;
 819 }
 820
 821 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 822 {
 823         int i;
 824
 825         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 826                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 827
 828                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 829                         return -1;
 830         }
 831
 832         return 0;
 833 }
 834
 835 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 836 {
 837         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 838 }
 839
 840 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 841 {
 842         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 843         struct bpf_binary_header *header;
 844         bool tmp_blinded = false;
 845         struct jit_ctx ctx;
 846         int image_size;
 847         u8 *image_ptr;
 848
 849         if (!bpf_jit_enable)
 850                 return orig_prog;
 851
 852         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 853         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 854          * we must fall back to the interpreter.
 855          */
 856         if (IS_ERR(tmp))
 857                 return orig_prog;
 858         if (tmp != prog) {
 859                 tmp_blinded = true;
 860                 prog = tmp;
 861         }
 862
 863         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 864         ctx.prog = prog;
 865
 866         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 867         if (ctx.offset == NULL) {
 868                 prog = orig_prog;
 869                 goto out;
 870         }
 871
 872         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 873
 874         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 875         if (build_body(&ctx)) {
 876                 prog = orig_prog;
 877                 goto out_off;
 878         }
 879
 880         if (build_prologue(&ctx)) {
 881                 prog = orig_prog;
 882                 goto out_off;
 883         }
 884
 885         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 886         build_epilogue(&ctx);
 887
 888         /* Now we know the actual image size. */
 889         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 890         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 891                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 892         if (header == NULL) {
 893                 prog = orig_prog;
 894                 goto out_off;
 895         }
 896
 897         /* 2. Now, the actual pass. */
 898
 899         ctx.image = (__le32 *)image_ptr;
 900         ctx.idx = 0;
 901
 902         build_prologue(&ctx);
 903
 904         if (build_body(&ctx)) {
 905                 bpf_jit_binary_free(header);
 906                 prog = orig_prog;
 907                 goto out_off;
 908         }
 909
 910         build_epilogue(&ctx);
 911
 912         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 913         if (validate_code(&ctx)) {
 914                 bpf_jit_binary_free(header);
 915                 prog = orig_prog;
 916                 goto out_off;
 917         }
 918
 919         /* And we're done. */
 920         if (bpf_jit_enable > 1)
 921                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 922
 923         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 924
 925         bpf_jit_binary_lock_ro(header);
 926         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 927         prog->jited = 1;
 928         prog->jited_len = image_size;
 929
 930 out_off:
 931         kfree(ctx.offset);
 932 out:
 933         if (tmp_blinded)
 934                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 935                                            tmp : orig_prog);
 936         return prog;
 937 }