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
  31 #include "bpf_jit.h"
  32
  33 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  34
  35 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_JIT_REG + 0)
  36 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_JIT_REG + 1)
  37 #define TCALL_CNT (MAX_BPF_JIT_REG + 2)
  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         /* tail_call_cnt */
  60         [TCALL_CNT] = A64_R(26),
  61         /* temporary register for blinding constants */
  62         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
  63 };
  64
  65 struct jit_ctx {
  66         const struct bpf_prog *prog;
  67         int idx;
  68         int epilogue_offset;
  69         int *offset;
  70         u32 *image;
  71 };
  72
  73 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  74 {
  75         if (ctx->image != NULL)
  76                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  77
  78         ctx->idx++;
  79 }
  80
  81 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  82                                     struct jit_ctx *ctx)
  83 {
  84         u64 tmp = val;
  85         int shift = 0;
  86
  87         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  88         tmp >>= 16;
  89         shift += 16;
  90         while (tmp) {
  91                 if (tmp & 0xffff)
  92                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  93                 tmp >>= 16;
  94                 shift += 16;
  95         }
  96 }
  97
  98 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
  99                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
 100 {
 101         u16 hi = val >> 16;
 102         u16 lo = val & 0xffff;
 103
 104         if (hi & 0x8000) {
 105                 if (hi == 0xffff) {
 106                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 107                 } else {
 108                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 109                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 110                 }
 111         } else {
 112                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 113                 if (hi)
 114                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 115         }
 116 }
 117
 118 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 119                                  const struct jit_ctx *ctx)
 120 {
 121         int to = ctx->offset[bpf_to];
 122         /* -1 to account for the Branch instruction */
 123         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 124
 125         return to - from;
 126 }
 127
 128 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 129 {
 130         u32 *ptr;
 131         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 132         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 133                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 134 }
 135
 136 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 137 {
 138         int to = ctx->epilogue_offset;
 139         int from = ctx->idx;
 140
 141         return to - from;
 142 }
 143
 144 /* Stack must be multiples of 16B */
 145 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 146
 147 #define _STACK_SIZE \
 148         (MAX_BPF_STACK \
 149          + 4 /* extra for skb_copy_bits buffer */)
 150
 151 #define STACK_SIZE STACK_ALIGN(_STACK_SIZE)
 152
 153 #define PROLOGUE_OFFSET 8
 154
 155 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 156 {
 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 - MAX_BPF_STACK)
 179          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 180          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - 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         /* Set up function call stack */
 205         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 206
 207         cur_offset = ctx->idx - idx0;
 208         if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
 209                 pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
 210                             cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
 211                 return -1;
 212         }
 213         return 0;
 214 }
 215
 216 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
 217 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
 218 {
 219         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
 220         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
 221         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
 222
 223         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 224         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
 225         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 226         const int idx0 = ctx->idx;
 227 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
 228 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
 229         size_t off;
 230
 231         /* if (index >= array->map.max_entries)
 232          *     goto out;
 233          */
 234         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
 235         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 236         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
 237         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
 238         emit(A64_B_(A64_COND_GE, jmp_offset), ctx);
 239
 240         /* if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 241          *     goto out;
 242          * tail_call_cnt++;
 243          */
 244         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
 245         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
 246         emit(A64_B_(A64_COND_GT, jmp_offset), ctx);
 247         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
 248
 249         /* prog = array->ptrs[index];
 250          * if (prog == NULL)
 251          *     goto out;
 252          */
 253         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
 254         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 255         emit(A64_LDR64(tmp, r2, tmp), ctx);
 256         emit(A64_LDR64(prg, tmp, r3), ctx);
 257         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
 258
 259         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_size); */
 260         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
 261         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 262         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
 263         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
 264         emit(A64_BR(tmp), ctx);
 265
 266         /* out: */
 267         if (out_offset == -1)
 268                 out_offset = cur_offset;
 269         if (cur_offset != out_offset) {
 270                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
 271                             cur_offset, out_offset);
 272                 return -1;
 273         }
 274         return 0;
 275 #undef cur_offset
 276 #undef jmp_offset
 277 }
 278
 279 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 280 {
 281         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 282         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 283         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 284         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 285         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 286         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 287
 288         /* We're done with BPF stack */
 289         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 290
 291         /* Restore fs (x25) and x26 */
 292         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 293
 294         /* Restore callee-saved register */
 295         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 296         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 297
 298         /* Restore FP/LR registers */
 299         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 300
 301         /* Set return value */
 302         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 303
 304         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 305 }
 306
 307 /* JITs an eBPF instruction.
 308  * Returns:
 309  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 310  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 311  * <0 - failed to JIT.
 312  */
 313 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 314 {
 315         const u8 code = insn->code;
 316         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 317         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 318         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 319         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 320         const s16 off = insn->off;
 321         const s32 imm = insn->imm;
 322         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 323         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 324         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
 325         u8 jmp_cond;
 326         s32 jmp_offset;
 327
 328 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 329         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 330             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 331                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 332                         i, imm, imm);                           \
 333                 return -EINVAL;                                 \
 334         }                                                       \
 335 } while (0)
 336 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 337 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 338
 339         switch (code) {
 340         /* dst = src */
 341         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 342         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 343                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 344                 break;
 345         /* dst = dst OP src */
 346         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 347         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 348                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 349                 break;
 350         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 351         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 352                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 353                 break;
 354         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 355         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 356                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 357                 break;
 358         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 359         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 360                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 361                 break;
 362         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 363         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 364                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 365                 break;
 366         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 367         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 368                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 369                 break;
 370         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 371         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 372         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 373         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 374         {
 375                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 376
 377                 /* if (src == 0) return 0 */
 378                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 379                 check_imm19(jmp_offset);
 380                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 381                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 382                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 383                 check_imm26(jmp_offset);
 384                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 385                 /* else */
 386                 switch (BPF_OP(code)) {
 387                 case BPF_DIV:
 388                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 389                         break;
 390                 case BPF_MOD:
 391                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 392                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 393                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 394                         break;
 395                 }
 396                 break;
 397         }
 398         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 399         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 400                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 401                 break;
 402         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 403         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 404                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 405                 break;
 406         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 407         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 408                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 409                 break;
 410         /* dst = -dst */
 411         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 412         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 413                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 414                 break;
 415         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 416         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 417         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 418 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 419                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 420                         goto emit_bswap_uxt;
 421 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 422                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 423                         goto emit_bswap_uxt;
 424 #endif
 425                 switch (imm) {
 426                 case 16:
 427                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 428                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 429                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 430                         break;
 431                 case 32:
 432                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 433                         /* upper 32 bits already cleared */
 434                         break;
 435                 case 64:
 436                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 437                         break;
 438                 }
 439                 break;
 440 emit_bswap_uxt:
 441                 switch (imm) {
 442                 case 16:
 443                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 444                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 445                         break;
 446                 case 32:
 447                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 448                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 449                         break;
 450                 case 64:
 451                         /* nop */
 452                         break;
 453                 }
 454                 break;
 455         /* dst = imm */
 456         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 457         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 458                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 459                 break;
 460         /* dst = dst OP imm */
 461         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 462         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 463                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 464                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 465                 break;
 466         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 467         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 468                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 469                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 470                 break;
 471         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 472         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 473                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 474                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 475                 break;
 476         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 477         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 478                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 479                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 480                 break;
 481         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 482         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 483                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 484                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 485                 break;
 486         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 487         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 488                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 489                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 490                 break;
 491         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 492         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 493                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 494                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 495                 break;
 496         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 497         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 498                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 499                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 500                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 501                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 502                 break;
 503         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 504         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 505                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 506                 break;
 507         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 508         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 509                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 510                 break;
 511         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 512         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 513                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 514                 break;
 515
 516         /* JUMP off */
 517         case BPF_JMP | BPF_JA:
 518                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 519                 check_imm26(jmp_offset);
 520                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 521                 break;
 522         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 523         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 524         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 525         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 526         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 527         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 528         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 529                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 530 emit_cond_jmp:
 531                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 532                 check_imm19(jmp_offset);
 533                 switch (BPF_OP(code)) {
 534                 case BPF_JEQ:
 535                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 536                         break;
 537                 case BPF_JGT:
 538                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 539                         break;
 540                 case BPF_JGE:
 541                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 542                         break;
 543                 case BPF_JSET:
 544                 case BPF_JNE:
 545                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 546                         break;
 547                 case BPF_JSGT:
 548                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 549                         break;
 550                 case BPF_JSGE:
 551                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 552                         break;
 553                 default:
 554                         return -EFAULT;
 555                 }
 556                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 557                 break;
 558         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 559                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 560                 goto emit_cond_jmp;
 561         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 562         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 563         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 564         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 565         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 566         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 567         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 568                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 569                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 570                 goto emit_cond_jmp;
 571         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 572                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 573                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 574                 goto emit_cond_jmp;
 575         /* function call */
 576         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 577         {
 578                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 579                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 580
 581                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 582                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 583                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 584                 break;
 585         }
 586         /* tail call */
 587         case BPF_JMP | BPF_CALL | BPF_X:
 588                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
 589                         return -EFAULT;
 590                 break;
 591         /* function return */
 592         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 593                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 594                    simply fallthrough to epilogue. */
 595                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 596                         break;
 597                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 598                 check_imm26(jmp_offset);
 599                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 600                 break;
 601
 602         /* dst = imm64 */
 603         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 604         {
 605                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 606                 u64 imm64;
 607
 608                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 609                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 610
 611                 return 1;
 612         }
 613
 614         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 615         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 616         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 617         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 618         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 619                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 620                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 621                 case BPF_W:
 622                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 623                         break;
 624                 case BPF_H:
 625                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 626                         break;
 627                 case BPF_B:
 628                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 629                         break;
 630                 case BPF_DW:
 631                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 632                         break;
 633                 }
 634                 break;
 635
 636         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 637         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 638         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 639         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 640         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 641                 /* Load imm to a register then store it */
 642                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 643                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 644                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 645                 case BPF_W:
 646                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 647                         break;
 648                 case BPF_H:
 649                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 650                         break;
 651                 case BPF_B:
 652                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 653                         break;
 654                 case BPF_DW:
 655                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 656                         break;
 657                 }
 658                 break;
 659
 660         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 661         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 662         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 663         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 664         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 665                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 666                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 667                 case BPF_W:
 668                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 669                         break;
 670                 case BPF_H:
 671                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 672                         break;
 673                 case BPF_B:
 674                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 675                         break;
 676                 case BPF_DW:
 677                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 678                         break;
 679                 }
 680                 break;
 681         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 682         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 683         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 684         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 685                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 686                 emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
 687                 emit(A64_PRFM(tmp, PST, L1, STRM), ctx);
 688                 emit(A64_LDXR(isdw, tmp2, tmp), ctx);
 689                 emit(A64_ADD(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
 690                 emit(A64_STXR(isdw, tmp2, tmp, tmp2), ctx);
 691                 jmp_offset = -3;
 692                 check_imm19(jmp_offset);
 693                 emit(A64_CBNZ(0, tmp2, jmp_offset), ctx);
 694                 break;
 695
 696         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 697         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 698         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 699         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 700         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 701         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 702         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 703         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 704         {
 705                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 706                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 707                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 708                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 709                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 710                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 711                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 712                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 713                 int size;
 714
 715                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 716                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 717                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 718                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 719                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 720                 case BPF_W:
 721                         size = 4;
 722                         break;
 723                 case BPF_H:
 724                         size = 2;
 725                         break;
 726                 case BPF_B:
 727                         size = 1;
 728                         break;
 729                 default:
 730                         return -EINVAL;
 731                 }
 732                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 733                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, STACK_SIZE), ctx);
 734                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 735                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 736                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 737
 738                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 739                 check_imm19(jmp_offset);
 740                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 741                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 742                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 743                 case BPF_W:
 744                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 745 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 746                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 747 #endif
 748                         break;
 749                 case BPF_H:
 750                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 751 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 752                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 753 #endif
 754                         break;
 755                 case BPF_B:
 756                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 757                         break;
 758                 }
 759                 break;
 760         }
 761         default:
 762                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 763                 return -EINVAL;
 764         }
 765
 766         return 0;
 767 }
 768
 769 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 770 {
 771         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 772         int i;
 773
 774         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 775                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 776                 int ret;
 777
 778                 ret = build_insn(insn, ctx);
 779                 if (ret > 0) {
 780                         i++;
 781                         if (ctx->image == NULL)
 782                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
 783                         continue;
 784                 }
 785                 if (ctx->image == NULL)
 786                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 787                 if (ret)
 788                         return ret;
 789         }
 790
 791         return 0;
 792 }
 793
 794 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 795 {
 796         int i;
 797
 798         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 799                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 800
 801                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 802                         return -1;
 803         }
 804
 805         return 0;
 806 }
 807
 808 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 809 {
 810         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 811 }
 812
 813 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 814 {
 815         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 816         struct bpf_binary_header *header;
 817         bool tmp_blinded = false;
 818         struct jit_ctx ctx;
 819         int image_size;
 820         u8 *image_ptr;
 821
 822         if (!bpf_jit_enable)
 823                 return orig_prog;
 824
 825         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 826         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 827          * we must fall back to the interpreter.
 828          */
 829         if (IS_ERR(tmp))
 830                 return orig_prog;
 831         if (tmp != prog) {
 832                 tmp_blinded = true;
 833                 prog = tmp;
 834         }
 835
 836         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 837         ctx.prog = prog;
 838
 839         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 840         if (ctx.offset == NULL) {
 841                 prog = orig_prog;
 842                 goto out;
 843         }
 844
 845         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 846
 847         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 848         if (build_body(&ctx)) {
 849                 prog = orig_prog;
 850                 goto out_off;
 851         }
 852
 853         if (build_prologue(&ctx)) {
 854                 prog = orig_prog;
 855                 goto out_off;
 856         }
 857
 858         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 859         build_epilogue(&ctx);
 860
 861         /* Now we know the actual image size. */
 862         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 863         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 864                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 865         if (header == NULL) {
 866                 prog = orig_prog;
 867                 goto out_off;
 868         }
 869
 870         /* 2. Now, the actual pass. */
 871
 872         ctx.image = (u32 *)image_ptr;
 873         ctx.idx = 0;
 874
 875         build_prologue(&ctx);
 876
 877         if (build_body(&ctx)) {
 878                 bpf_jit_binary_free(header);
 879                 prog = orig_prog;
 880                 goto out_off;
 881         }
 882
 883         build_epilogue(&ctx);
 884
 885         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 886         if (validate_code(&ctx)) {
 887                 bpf_jit_binary_free(header);
 888                 prog = orig_prog;
 889                 goto out_off;
 890         }
 891
 892         /* And we're done. */
 893         if (bpf_jit_enable > 1)
 894                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 895
 896         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 897
 898         bpf_jit_binary_lock_ro(header);
 899         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 900         prog->jited = 1;
 901
 902 out_off:
 903         kfree(ctx.offset);
 904 out:
 905         if (tmp_blinded)
 906                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 907                                            tmp : orig_prog);
 908         return prog;
 909 }