arch/powerpc/net/bpf_jit_comp32.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * eBPF JIT compiler for PPC32
   4  *
   5  * Copyright 2020 Christophe Leroy <christophe.leroy@csgroup.eu>
   6  *                CS GROUP France
   7  *
   8  * Based on PPC64 eBPF JIT compiler by Naveen N. Rao
   9  */
  10 #include <linux/moduleloader.h>
  11 #include <asm/cacheflush.h>
  12 #include <asm/asm-compat.h>
  13 #include <linux/netdevice.h>
  14 #include <linux/filter.h>
  15 #include <linux/if_vlan.h>
  16 #include <asm/kprobes.h>
  17 #include <linux/bpf.h>
  18
  19 #include "bpf_jit.h"
  20
  21 /*
  22  * Stack layout:
  23  *
  24  *              [       prev sp         ] <-------------
  25  *              [   nv gpr save area    ] 16 * 4        |
  26  * fp (r31) --> [   ebpf stack space    ] upto 512      |
  27  *              [     frame header      ] 16            |
  28  * sp (r1) ---> [    stack pointer      ] --------------
  29  */
  30
  31 /* for gpr non volatile registers r17 to r31 (14) + tail call */
  32 #define BPF_PPC_STACK_SAVE      (15 * 4 + 4)
  33 /* stack frame, ensure this is quadword aligned */
  34 #define BPF_PPC_STACKFRAME(ctx) (STACK_FRAME_MIN_SIZE + BPF_PPC_STACK_SAVE + (ctx)->stack_size)
  35
  36 #define PPC_EX32(r, i)          EMIT(PPC_RAW_LI((r), (i) < 0 ? -1 : 0))
  37
  38 /* PPC NVR range -- update this if we ever use NVRs below r17 */
  39 #define BPF_PPC_NVR_MIN         _R17
  40 #define BPF_PPC_TC              _R16
  41
  42 /* BPF register usage */
  43 #define TMP_REG                 (MAX_BPF_JIT_REG + 0)
  44
  45 /* BPF to ppc register mappings */
  46 void bpf_jit_init_reg_mapping(struct codegen_context *ctx)
  47 {
  48         /* function return value */
  49         ctx->b2p[BPF_REG_0] = _R12;
  50         /* function arguments */
  51         ctx->b2p[BPF_REG_1] = _R4;
  52         ctx->b2p[BPF_REG_2] = _R6;
  53         ctx->b2p[BPF_REG_3] = _R8;
  54         ctx->b2p[BPF_REG_4] = _R10;
  55         ctx->b2p[BPF_REG_5] = _R22;
  56         /* non volatile registers */
  57         ctx->b2p[BPF_REG_6] = _R24;
  58         ctx->b2p[BPF_REG_7] = _R26;
  59         ctx->b2p[BPF_REG_8] = _R28;
  60         ctx->b2p[BPF_REG_9] = _R30;
  61         /* frame pointer aka BPF_REG_10 */
  62         ctx->b2p[BPF_REG_FP] = _R18;
  63         /* eBPF jit internal registers */
  64         ctx->b2p[BPF_REG_AX] = _R20;
  65         ctx->b2p[TMP_REG] = _R31;               /* 32 bits */
  66 }
  67
  68 static int bpf_jit_stack_offsetof(struct codegen_context *ctx, int reg)
  69 {
  70         if ((reg >= BPF_PPC_NVR_MIN && reg < 32) || reg == BPF_PPC_TC)
  71                 return BPF_PPC_STACKFRAME(ctx) - 4 * (32 - reg);
  72
  73         WARN(true, "BPF JIT is asking about unknown registers, will crash the stack");
  74         /* Use the hole we have left for alignment */
  75         return BPF_PPC_STACKFRAME(ctx) - 4;
  76 }
  77
  78 #define SEEN_VREG_MASK          0x1ff80000 /* Volatile registers r3-r12 */
  79 #define SEEN_NVREG_FULL_MASK    0x0003ffff /* Non volatile registers r14-r31 */
  80 #define SEEN_NVREG_TEMP_MASK    0x00001e01 /* BPF_REG_5, BPF_REG_AX, TMP_REG */
  81
  82 static inline bool bpf_has_stack_frame(struct codegen_context *ctx)
  83 {
  84         /*
  85          * We only need a stack frame if:
  86          * - we call other functions (kernel helpers), or
  87          * - we use non volatile registers, or
  88          * - we use tail call counter
  89          * - the bpf program uses its stack area
  90          * The latter condition is deduced from the usage of BPF_REG_FP
  91          */
  92         return ctx->seen & (SEEN_FUNC | SEEN_TAILCALL | SEEN_NVREG_FULL_MASK) ||
  93                bpf_is_seen_register(ctx, bpf_to_ppc(BPF_REG_FP));
  94 }
  95
  96 void bpf_jit_realloc_regs(struct codegen_context *ctx)
  97 {
  98         unsigned int nvreg_mask;
  99
 100         if (ctx->seen & SEEN_FUNC)
 101                 nvreg_mask = SEEN_NVREG_TEMP_MASK;
 102         else
 103                 nvreg_mask = SEEN_NVREG_FULL_MASK;
 104
 105         while (ctx->seen & nvreg_mask &&
 106               (ctx->seen & SEEN_VREG_MASK) != SEEN_VREG_MASK) {
 107                 int old = 32 - fls(ctx->seen & (nvreg_mask & 0xaaaaaaab));
 108                 int new = 32 - fls(~ctx->seen & (SEEN_VREG_MASK & 0xaaaaaaaa));
 109                 int i;
 110
 111                 for (i = BPF_REG_0; i <= TMP_REG; i++) {
 112                         if (ctx->b2p[i] != old)
 113                                 continue;
 114                         ctx->b2p[i] = new;
 115                         bpf_set_seen_register(ctx, new);
 116                         bpf_clear_seen_register(ctx, old);
 117                         if (i != TMP_REG) {
 118                                 bpf_set_seen_register(ctx, new - 1);
 119                                 bpf_clear_seen_register(ctx, old - 1);
 120                         }
 121                         break;
 122                 }
 123         }
 124 }
 125
 126 void bpf_jit_build_prologue(u32 *image, struct codegen_context *ctx)
 127 {
 128         int i;
 129
 130         /* Initialize tail_call_cnt, to be skipped if we do tail calls. */
 131         if (ctx->seen & SEEN_TAILCALL)
 132                 EMIT(PPC_RAW_LI(_R4, 0));
 133         else
 134                 EMIT(PPC_RAW_NOP());
 135
 136 #define BPF_TAILCALL_PROLOGUE_SIZE      4
 137
 138         if (bpf_has_stack_frame(ctx))
 139                 EMIT(PPC_RAW_STWU(_R1, _R1, -BPF_PPC_STACKFRAME(ctx)));
 140
 141         if (ctx->seen & SEEN_TAILCALL)
 142                 EMIT(PPC_RAW_STW(_R4, _R1, bpf_jit_stack_offsetof(ctx, BPF_PPC_TC)));
 143
 144         /* First arg comes in as a 32 bits pointer. */
 145         EMIT(PPC_RAW_MR(bpf_to_ppc(BPF_REG_1), _R3));
 146         EMIT(PPC_RAW_LI(bpf_to_ppc(BPF_REG_1) - 1, 0));
 147
 148         /*
 149          * We need a stack frame, but we don't necessarily need to
 150          * save/restore LR unless we call other functions
 151          */
 152         if (ctx->seen & SEEN_FUNC)
 153                 EMIT(PPC_RAW_MFLR(_R0));
 154
 155         /*
 156          * Back up non-volatile regs -- registers r18-r31
 157          */
 158         for (i = BPF_PPC_NVR_MIN; i <= 31; i++)
 159                 if (bpf_is_seen_register(ctx, i))
 160                         EMIT(PPC_RAW_STW(i, _R1, bpf_jit_stack_offsetof(ctx, i)));
 161
 162         /* Setup frame pointer to point to the bpf stack area */
 163         if (bpf_is_seen_register(ctx, bpf_to_ppc(BPF_REG_FP))) {
 164                 EMIT(PPC_RAW_LI(bpf_to_ppc(BPF_REG_FP) - 1, 0));
 165                 EMIT(PPC_RAW_ADDI(bpf_to_ppc(BPF_REG_FP), _R1,
 166                                   STACK_FRAME_MIN_SIZE + ctx->stack_size));
 167         }
 168
 169         if (ctx->seen & SEEN_FUNC)
 170                 EMIT(PPC_RAW_STW(_R0, _R1, BPF_PPC_STACKFRAME(ctx) + PPC_LR_STKOFF));
 171 }
 172
 173 static void bpf_jit_emit_common_epilogue(u32 *image, struct codegen_context *ctx)
 174 {
 175         int i;
 176
 177         /* Restore NVRs */
 178         for (i = BPF_PPC_NVR_MIN; i <= 31; i++)
 179                 if (bpf_is_seen_register(ctx, i))
 180                         EMIT(PPC_RAW_LWZ(i, _R1, bpf_jit_stack_offsetof(ctx, i)));
 181
 182         if (ctx->seen & SEEN_FUNC)
 183                 EMIT(PPC_RAW_LWZ(_R0, _R1, BPF_PPC_STACKFRAME(ctx) + PPC_LR_STKOFF));
 184
 185         /* Tear down our stack frame */
 186         if (bpf_has_stack_frame(ctx))
 187                 EMIT(PPC_RAW_ADDI(_R1, _R1, BPF_PPC_STACKFRAME(ctx)));
 188
 189         if (ctx->seen & SEEN_FUNC)
 190                 EMIT(PPC_RAW_MTLR(_R0));
 191
 192 }
 193
 194 void bpf_jit_build_epilogue(u32 *image, struct codegen_context *ctx)
 195 {
 196         EMIT(PPC_RAW_MR(_R3, bpf_to_ppc(BPF_REG_0)));
 197
 198         bpf_jit_emit_common_epilogue(image, ctx);
 199
 200         EMIT(PPC_RAW_BLR());
 201 }
 202
 203 /* Relative offset needs to be calculated based on final image location */
 204 int bpf_jit_emit_func_call_rel(u32 *image, u32 *fimage, struct codegen_context *ctx, u64 func)
 205 {
 206         s32 rel = (s32)func - (s32)(fimage + ctx->idx);
 207
 208         if (image && rel < 0x2000000 && rel >= -0x2000000) {
 209                 EMIT(PPC_RAW_BL(rel));
 210         } else {
 211                 /* Load function address into r0 */
 212                 EMIT(PPC_RAW_LIS(_R0, IMM_H(func)));
 213                 EMIT(PPC_RAW_ORI(_R0, _R0, IMM_L(func)));
 214                 EMIT(PPC_RAW_MTCTR(_R0));
 215                 EMIT(PPC_RAW_BCTRL());
 216         }
 217
 218         return 0;
 219 }
 220
 221 static int bpf_jit_emit_tail_call(u32 *image, struct codegen_context *ctx, u32 out)
 222 {
 223         /*
 224          * By now, the eBPF program has already setup parameters in r3-r6
 225          * r3-r4/BPF_REG_1 - pointer to ctx -- passed as is to the next bpf program
 226          * r5-r6/BPF_REG_2 - pointer to bpf_array
 227          * r7-r8/BPF_REG_3 - index in bpf_array
 228          */
 229         int b2p_bpf_array = bpf_to_ppc(BPF_REG_2);
 230         int b2p_index = bpf_to_ppc(BPF_REG_3);
 231
 232         /*
 233          * if (index >= array->map.max_entries)
 234          *   goto out;
 235          */
 236         EMIT(PPC_RAW_LWZ(_R0, b2p_bpf_array, offsetof(struct bpf_array, map.max_entries)));
 237         EMIT(PPC_RAW_CMPLW(b2p_index, _R0));
 238         EMIT(PPC_RAW_LWZ(_R0, _R1, bpf_jit_stack_offsetof(ctx, BPF_PPC_TC)));
 239         PPC_BCC_SHORT(COND_GE, out);
 240
 241         /*
 242          * if (tail_call_cnt >= MAX_TAIL_CALL_CNT)
 243          *   goto out;
 244          */
 245         EMIT(PPC_RAW_CMPLWI(_R0, MAX_TAIL_CALL_CNT));
 246         /* tail_call_cnt++; */
 247         EMIT(PPC_RAW_ADDIC(_R0, _R0, 1));
 248         PPC_BCC_SHORT(COND_GE, out);
 249
 250         /* prog = array->ptrs[index]; */
 251         EMIT(PPC_RAW_RLWINM(_R3, b2p_index, 2, 0, 29));
 252         EMIT(PPC_RAW_ADD(_R3, _R3, b2p_bpf_array));
 253         EMIT(PPC_RAW_LWZ(_R3, _R3, offsetof(struct bpf_array, ptrs)));
 254
 255         /*
 256          * if (prog == NULL)
 257          *   goto out;
 258          */
 259         EMIT(PPC_RAW_CMPLWI(_R3, 0));
 260         PPC_BCC_SHORT(COND_EQ, out);
 261
 262         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_size); */
 263         EMIT(PPC_RAW_LWZ(_R3, _R3, offsetof(struct bpf_prog, bpf_func)));
 264         EMIT(PPC_RAW_ADDIC(_R3, _R3, BPF_TAILCALL_PROLOGUE_SIZE));
 265         EMIT(PPC_RAW_MTCTR(_R3));
 266
 267         EMIT(PPC_RAW_MR(_R3, bpf_to_ppc(BPF_REG_1)));
 268
 269         /* Put tail_call_cnt in r4 */
 270         EMIT(PPC_RAW_MR(_R4, _R0));
 271
 272         /* tear restore NVRs, ... */
 273         bpf_jit_emit_common_epilogue(image, ctx);
 274
 275         EMIT(PPC_RAW_BCTR());
 276
 277         /* out: */
 278         return 0;
 279 }
 280
 281 /* Assemble the body code between the prologue & epilogue */
 282 int bpf_jit_build_body(struct bpf_prog *fp, u32 *image, u32 *fimage, struct codegen_context *ctx,
 283                        u32 *addrs, int pass, bool extra_pass)
 284 {
 285         const struct bpf_insn *insn = fp->insnsi;
 286         int flen = fp->len;
 287         int i, ret;
 288
 289         /* Start of epilogue code - will only be valid 2nd pass onwards */
 290         u32 exit_addr = addrs[flen];
 291
 292         for (i = 0; i < flen; i++) {
 293                 u32 code = insn[i].code;
 294                 u32 prevcode = i ? insn[i - 1].code : 0;
 295                 u32 dst_reg = bpf_to_ppc(insn[i].dst_reg);
 296                 u32 dst_reg_h = dst_reg - 1;
 297                 u32 src_reg = bpf_to_ppc(insn[i].src_reg);
 298                 u32 src_reg_h = src_reg - 1;
 299                 u32 src2_reg = dst_reg;
 300                 u32 src2_reg_h = dst_reg_h;
 301                 u32 ax_reg = bpf_to_ppc(BPF_REG_AX);
 302                 u32 tmp_reg = bpf_to_ppc(TMP_REG);
 303                 u32 size = BPF_SIZE(code);
 304                 u32 save_reg, ret_reg;
 305                 s16 off = insn[i].off;
 306                 s32 imm = insn[i].imm;
 307                 bool func_addr_fixed;
 308                 u64 func_addr;
 309                 u32 true_cond;
 310                 u32 tmp_idx;
 311                 int j;
 312
 313                 if (i && (BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64 || BPF_CLASS(code) == BPF_ALU) &&
 314                     (BPF_CLASS(prevcode) == BPF_ALU64 || BPF_CLASS(prevcode) == BPF_ALU) &&
 315                     BPF_OP(prevcode) == BPF_MOV && BPF_SRC(prevcode) == BPF_X &&
 316                     insn[i - 1].dst_reg == insn[i].dst_reg && insn[i - 1].imm != 1) {
 317                         src2_reg = bpf_to_ppc(insn[i - 1].src_reg);
 318                         src2_reg_h = src2_reg - 1;
 319                         ctx->idx = addrs[i - 1] / 4;
 320                 }
 321
 322                 /*
 323                  * addrs[] maps a BPF bytecode address into a real offset from
 324                  * the start of the body code.
 325                  */
 326                 addrs[i] = ctx->idx * 4;
 327
 328                 /*
 329                  * As an optimization, we note down which registers
 330                  * are used so that we can only save/restore those in our
 331                  * prologue and epilogue. We do this here regardless of whether
 332                  * the actual BPF instruction uses src/dst registers or not
 333                  * (for instance, BPF_CALL does not use them). The expectation
 334                  * is that those instructions will have src_reg/dst_reg set to
 335                  * 0. Even otherwise, we just lose some prologue/epilogue
 336                  * optimization but everything else should work without
 337                  * any issues.
 338                  */
 339                 if (dst_reg >= 3 && dst_reg < 32) {
 340                         bpf_set_seen_register(ctx, dst_reg);
 341                         bpf_set_seen_register(ctx, dst_reg_h);
 342                 }
 343
 344                 if (src_reg >= 3 && src_reg < 32) {
 345                         bpf_set_seen_register(ctx, src_reg);
 346                         bpf_set_seen_register(ctx, src_reg_h);
 347                 }
 348
 349                 switch (code) {
 350                 /*
 351                  * Arithmetic operations: ADD/SUB/MUL/DIV/MOD/NEG
 352                  */
 353                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X: /* (u32) dst += (u32) src */
 354                         EMIT(PPC_RAW_ADD(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 355                         break;
 356                 case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X: /* dst += src */
 357                         EMIT(PPC_RAW_ADDC(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 358                         EMIT(PPC_RAW_ADDE(dst_reg_h, src2_reg_h, src_reg_h));
 359                         break;
 360                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X: /* (u32) dst -= (u32) src */
 361                         EMIT(PPC_RAW_SUB(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 362                         break;
 363                 case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X: /* dst -= src */
 364                         EMIT(PPC_RAW_SUBFC(dst_reg, src_reg, src2_reg));
 365                         EMIT(PPC_RAW_SUBFE(dst_reg_h, src_reg_h, src2_reg_h));
 366                         break;
 367                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K: /* (u32) dst -= (u32) imm */
 368                         imm = -imm;
 369                         fallthrough;
 370                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K: /* (u32) dst += (u32) imm */
 371                         if (!imm) {
 372                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 373                         } else if (IMM_HA(imm) & 0xffff) {
 374                                 EMIT(PPC_RAW_ADDIS(dst_reg, src2_reg, IMM_HA(imm)));
 375                                 src2_reg = dst_reg;
 376                         }
 377                         if (IMM_L(imm))
 378                                 EMIT(PPC_RAW_ADDI(dst_reg, src2_reg, IMM_L(imm)));
 379                         break;
 380                 case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K: /* dst -= imm */
 381                         imm = -imm;
 382                         fallthrough;
 383                 case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K: /* dst += imm */
 384                         if (!imm) {
 385                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 386                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg_h, src2_reg_h));
 387                                 break;
 388                         }
 389                         if (imm >= -32768 && imm < 32768) {
 390                                 EMIT(PPC_RAW_ADDIC(dst_reg, src2_reg, imm));
 391                         } else {
 392                                 PPC_LI32(_R0, imm);
 393                                 EMIT(PPC_RAW_ADDC(dst_reg, src2_reg, _R0));
 394                         }
 395                         if (imm >= 0 || (BPF_OP(code) == BPF_SUB && imm == 0x80000000))
 396                                 EMIT(PPC_RAW_ADDZE(dst_reg_h, src2_reg_h));
 397                         else
 398                                 EMIT(PPC_RAW_ADDME(dst_reg_h, src2_reg_h));
 399                         break;
 400                 case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X: /* dst *= src */
 401                         bpf_set_seen_register(ctx, tmp_reg);
 402                         EMIT(PPC_RAW_MULW(_R0, src2_reg, src_reg_h));
 403                         EMIT(PPC_RAW_MULW(dst_reg_h, src2_reg_h, src_reg));
 404                         EMIT(PPC_RAW_MULHWU(tmp_reg, src2_reg, src_reg));
 405                         EMIT(PPC_RAW_MULW(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 406                         EMIT(PPC_RAW_ADD(dst_reg_h, dst_reg_h, _R0));
 407                         EMIT(PPC_RAW_ADD(dst_reg_h, dst_reg_h, tmp_reg));
 408                         break;
 409                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X: /* (u32) dst *= (u32) src */
 410                         EMIT(PPC_RAW_MULW(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 411                         break;
 412                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K: /* (u32) dst *= (u32) imm */
 413                         if (imm == 1) {
 414                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 415                         } else if (imm == -1) {
 416                                 EMIT(PPC_RAW_SUBFIC(dst_reg, src2_reg, 0));
 417                         } else if (is_power_of_2((u32)imm)) {
 418                                 EMIT(PPC_RAW_SLWI(dst_reg, src2_reg, ilog2(imm)));
 419                         } else if (imm >= -32768 && imm < 32768) {
 420                                 EMIT(PPC_RAW_MULI(dst_reg, src2_reg, imm));
 421                         } else {
 422                                 PPC_LI32(_R0, imm);
 423                                 EMIT(PPC_RAW_MULW(dst_reg, src2_reg, _R0));
 424                         }
 425                         break;
 426                 case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K: /* dst *= imm */
 427                         if (!imm) {
 428                                 PPC_LI32(dst_reg, 0);
 429                                 PPC_LI32(dst_reg_h, 0);
 430                         } else if (imm == 1) {
 431                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 432                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg_h, src2_reg_h));
 433                         } else if (imm == -1) {
 434                                 EMIT(PPC_RAW_SUBFIC(dst_reg, src2_reg, 0));
 435                                 EMIT(PPC_RAW_SUBFZE(dst_reg_h, src2_reg_h));
 436                         } else if (imm > 0 && is_power_of_2(imm)) {
 437                                 imm = ilog2(imm);
 438                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg_h, src2_reg_h, imm, 0, 31 - imm));
 439                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(dst_reg_h, dst_reg, imm, 32 - imm, 31));
 440                                 EMIT(PPC_RAW_SLWI(dst_reg, src2_reg, imm));
 441                         } else {
 442                                 bpf_set_seen_register(ctx, tmp_reg);
 443                                 PPC_LI32(tmp_reg, imm);
 444                                 EMIT(PPC_RAW_MULW(dst_reg_h, src2_reg_h, tmp_reg));
 445                                 if (imm < 0)
 446                                         EMIT(PPC_RAW_SUB(dst_reg_h, dst_reg_h, src2_reg));
 447                                 EMIT(PPC_RAW_MULHWU(_R0, src2_reg, tmp_reg));
 448                                 EMIT(PPC_RAW_MULW(dst_reg, src2_reg, tmp_reg));
 449                                 EMIT(PPC_RAW_ADD(dst_reg_h, dst_reg_h, _R0));
 450                         }
 451                         break;
 452                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X: /* (u32) dst /= (u32) src */
 453                         EMIT(PPC_RAW_DIVWU(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 454                         break;
 455                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X: /* (u32) dst %= (u32) src */
 456                         EMIT(PPC_RAW_DIVWU(_R0, src2_reg, src_reg));
 457                         EMIT(PPC_RAW_MULW(_R0, src_reg, _R0));
 458                         EMIT(PPC_RAW_SUB(dst_reg, src2_reg, _R0));
 459                         break;
 460                 case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X: /* dst /= src */
 461                         return -EOPNOTSUPP;
 462                 case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X: /* dst %= src */
 463                         return -EOPNOTSUPP;
 464                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K: /* (u32) dst /= (u32) imm */
 465                         if (!imm)
 466                                 return -EINVAL;
 467                         if (imm == 1) {
 468                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 469                         } else if (is_power_of_2((u32)imm)) {
 470                                 EMIT(PPC_RAW_SRWI(dst_reg, src2_reg, ilog2(imm)));
 471                         } else {
 472                                 PPC_LI32(_R0, imm);
 473                                 EMIT(PPC_RAW_DIVWU(dst_reg, src2_reg, _R0));
 474                         }
 475                         break;
 476                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K: /* (u32) dst %= (u32) imm */
 477                         if (!imm)
 478                                 return -EINVAL;
 479
 480                         if (!is_power_of_2((u32)imm)) {
 481                                 bpf_set_seen_register(ctx, tmp_reg);
 482                                 PPC_LI32(tmp_reg, imm);
 483                                 EMIT(PPC_RAW_DIVWU(_R0, src2_reg, tmp_reg));
 484                                 EMIT(PPC_RAW_MULW(_R0, tmp_reg, _R0));
 485                                 EMIT(PPC_RAW_SUB(dst_reg, src2_reg, _R0));
 486                         } else if (imm == 1) {
 487                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg, 0));
 488                         } else {
 489                                 imm = ilog2((u32)imm);
 490                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg, src2_reg, 0, 32 - imm, 31));
 491                         }
 492                         break;
 493                 case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K: /* dst %= imm */
 494                         if (!imm)
 495                                 return -EINVAL;
 496                         if (imm < 0)
 497                                 imm = -imm;
 498                         if (!is_power_of_2(imm))
 499                                 return -EOPNOTSUPP;
 500                         if (imm == 1)
 501                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg, 0));
 502                         else
 503                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg, src2_reg, 0, 32 - ilog2(imm), 31));
 504                         EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, 0));
 505                         break;
 506                 case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K: /* dst /= imm */
 507                         if (!imm)
 508                                 return -EINVAL;
 509                         if (!is_power_of_2(abs(imm)))
 510                                 return -EOPNOTSUPP;
 511
 512                         if (imm < 0) {
 513                                 EMIT(PPC_RAW_SUBFIC(dst_reg, src2_reg, 0));
 514                                 EMIT(PPC_RAW_SUBFZE(dst_reg_h, src2_reg_h));
 515                                 imm = -imm;
 516                                 src2_reg = dst_reg;
 517                         }
 518                         if (imm == 1) {
 519                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 520                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg_h, src2_reg_h));
 521                         } else {
 522                                 imm = ilog2(imm);
 523                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg, src2_reg, 32 - imm, imm, 31));
 524                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(dst_reg, src2_reg_h, 32 - imm, 0, imm - 1));
 525                                 EMIT(PPC_RAW_SRAWI(dst_reg_h, src2_reg_h, imm));
 526                         }
 527                         break;
 528                 case BPF_ALU | BPF_NEG: /* (u32) dst = -dst */
 529                         EMIT(PPC_RAW_NEG(dst_reg, src2_reg));
 530                         break;
 531                 case BPF_ALU64 | BPF_NEG: /* dst = -dst */
 532                         EMIT(PPC_RAW_SUBFIC(dst_reg, src2_reg, 0));
 533                         EMIT(PPC_RAW_SUBFZE(dst_reg_h, src2_reg_h));
 534                         break;
 535
 536                 /*
 537                  * Logical operations: AND/OR/XOR/[A]LSH/[A]RSH
 538                  */
 539                 case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X: /* dst = dst & src */
 540                         EMIT(PPC_RAW_AND(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 541                         EMIT(PPC_RAW_AND(dst_reg_h, src2_reg_h, src_reg_h));
 542                         break;
 543                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X: /* (u32) dst = dst & src */
 544                         EMIT(PPC_RAW_AND(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 545                         break;
 546                 case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K: /* dst = dst & imm */
 547                         if (imm >= 0)
 548                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, 0));
 549                         fallthrough;
 550                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K: /* (u32) dst = dst & imm */
 551                         if (!IMM_H(imm)) {
 552                                 EMIT(PPC_RAW_ANDI(dst_reg, src2_reg, IMM_L(imm)));
 553                         } else if (!IMM_L(imm)) {
 554                                 EMIT(PPC_RAW_ANDIS(dst_reg, src2_reg, IMM_H(imm)));
 555                         } else if (imm == (((1 << fls(imm)) - 1) ^ ((1 << (ffs(i) - 1)) - 1))) {
 556                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg, src2_reg, 0,
 557                                                     32 - fls(imm), 32 - ffs(imm)));
 558                         } else {
 559                                 PPC_LI32(_R0, imm);
 560                                 EMIT(PPC_RAW_AND(dst_reg, src2_reg, _R0));
 561                         }
 562                         break;
 563                 case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X: /* dst = dst | src */
 564                         EMIT(PPC_RAW_OR(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 565                         EMIT(PPC_RAW_OR(dst_reg_h, src2_reg_h, src_reg_h));
 566                         break;
 567                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X: /* dst = (u32) dst | (u32) src */
 568                         EMIT(PPC_RAW_OR(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 569                         break;
 570                 case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:/* dst = dst | imm */
 571                         /* Sign-extended */
 572                         if (imm < 0)
 573                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, -1));
 574                         fallthrough;
 575                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:/* dst = (u32) dst | (u32) imm */
 576                         if (IMM_L(imm)) {
 577                                 EMIT(PPC_RAW_ORI(dst_reg, src2_reg, IMM_L(imm)));
 578                                 src2_reg = dst_reg;
 579                         }
 580                         if (IMM_H(imm))
 581                                 EMIT(PPC_RAW_ORIS(dst_reg, src2_reg, IMM_H(imm)));
 582                         break;
 583                 case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X: /* dst ^= src */
 584                         if (dst_reg == src_reg) {
 585                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg, 0));
 586                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, 0));
 587                         } else {
 588                                 EMIT(PPC_RAW_XOR(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 589                                 EMIT(PPC_RAW_XOR(dst_reg_h, src2_reg_h, src_reg_h));
 590                         }
 591                         break;
 592                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X: /* (u32) dst ^= src */
 593                         if (dst_reg == src_reg)
 594                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg, 0));
 595                         else
 596                                 EMIT(PPC_RAW_XOR(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 597                         break;
 598                 case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K: /* dst ^= imm */
 599                         if (imm < 0)
 600                                 EMIT(PPC_RAW_NOR(dst_reg_h, src2_reg_h, src2_reg_h));
 601                         fallthrough;
 602                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K: /* (u32) dst ^= (u32) imm */
 603                         if (IMM_L(imm)) {
 604                                 EMIT(PPC_RAW_XORI(dst_reg, src2_reg, IMM_L(imm)));
 605                                 src2_reg = dst_reg;
 606                         }
 607                         if (IMM_H(imm))
 608                                 EMIT(PPC_RAW_XORIS(dst_reg, src2_reg, IMM_H(imm)));
 609                         break;
 610                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X: /* (u32) dst <<= (u32) src */
 611                         EMIT(PPC_RAW_SLW(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 612                         break;
 613                 case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X: /* dst <<= src; */
 614                         bpf_set_seen_register(ctx, tmp_reg);
 615                         EMIT(PPC_RAW_SUBFIC(_R0, src_reg, 32));
 616                         EMIT(PPC_RAW_SLW(dst_reg_h, src2_reg_h, src_reg));
 617                         EMIT(PPC_RAW_ADDI(tmp_reg, src_reg, 32));
 618                         EMIT(PPC_RAW_SRW(_R0, src2_reg, _R0));
 619                         EMIT(PPC_RAW_SLW(tmp_reg, src2_reg, tmp_reg));
 620                         EMIT(PPC_RAW_OR(dst_reg_h, dst_reg_h, _R0));
 621                         EMIT(PPC_RAW_SLW(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 622                         EMIT(PPC_RAW_OR(dst_reg_h, dst_reg_h, tmp_reg));
 623                         break;
 624                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K: /* (u32) dst <<= (u32) imm */
 625                         if (imm)
 626                                 EMIT(PPC_RAW_SLWI(dst_reg, src2_reg, imm));
 627                         else
 628                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 629                         break;
 630                 case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K: /* dst <<= imm */
 631                         if (imm < 0)
 632                                 return -EINVAL;
 633                         if (!imm) {
 634                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 635                         } else if (imm < 32) {
 636                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg_h, src2_reg_h, imm, 0, 31 - imm));
 637                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(dst_reg_h, src2_reg, imm, 32 - imm, 31));
 638                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg, src2_reg, imm, 0, 31 - imm));
 639                         } else if (imm < 64) {
 640                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg_h, src2_reg, imm, 0, 31 - imm));
 641                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg, 0));
 642                         } else {
 643                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, 0));
 644                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg, 0));
 645                         }
 646                         break;
 647                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X: /* (u32) dst >>= (u32) src */
 648                         EMIT(PPC_RAW_SRW(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 649                         break;
 650                 case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X: /* dst >>= src */
 651                         bpf_set_seen_register(ctx, tmp_reg);
 652                         EMIT(PPC_RAW_SUBFIC(_R0, src_reg, 32));
 653                         EMIT(PPC_RAW_SRW(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 654                         EMIT(PPC_RAW_ADDI(tmp_reg, src_reg, 32));
 655                         EMIT(PPC_RAW_SLW(_R0, src2_reg_h, _R0));
 656                         EMIT(PPC_RAW_SRW(tmp_reg, dst_reg_h, tmp_reg));
 657                         EMIT(PPC_RAW_OR(dst_reg, dst_reg, _R0));
 658                         EMIT(PPC_RAW_SRW(dst_reg_h, src2_reg_h, src_reg));
 659                         EMIT(PPC_RAW_OR(dst_reg, dst_reg, tmp_reg));
 660                         break;
 661                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K: /* (u32) dst >>= (u32) imm */
 662                         if (imm)
 663                                 EMIT(PPC_RAW_SRWI(dst_reg, src2_reg, imm));
 664                         else
 665                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 666                         break;
 667                 case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K: /* dst >>= imm */
 668                         if (imm < 0)
 669                                 return -EINVAL;
 670                         if (!imm) {
 671                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 672                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg_h, src2_reg_h));
 673                         } else if (imm < 32) {
 674                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg, src2_reg, 32 - imm, imm, 31));
 675                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(dst_reg, src2_reg_h, 32 - imm, 0, imm - 1));
 676                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg_h, src2_reg_h, 32 - imm, imm, 31));
 677                         } else if (imm < 64) {
 678                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg, src2_reg_h, 64 - imm, imm - 32, 31));
 679                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, 0));
 680                         } else {
 681                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg, 0));
 682                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, 0));
 683                         }
 684                         break;
 685                 case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X: /* (s32) dst >>= src */
 686                         EMIT(PPC_RAW_SRAW(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 687                         break;
 688                 case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X: /* (s64) dst >>= src */
 689                         bpf_set_seen_register(ctx, tmp_reg);
 690                         EMIT(PPC_RAW_SUBFIC(_R0, src_reg, 32));
 691                         EMIT(PPC_RAW_SRW(dst_reg, src2_reg, src_reg));
 692                         EMIT(PPC_RAW_SLW(_R0, src2_reg_h, _R0));
 693                         EMIT(PPC_RAW_ADDI(tmp_reg, src_reg, 32));
 694                         EMIT(PPC_RAW_OR(dst_reg, dst_reg, _R0));
 695                         EMIT(PPC_RAW_RLWINM(_R0, tmp_reg, 0, 26, 26));
 696                         EMIT(PPC_RAW_SRAW(tmp_reg, src2_reg_h, tmp_reg));
 697                         EMIT(PPC_RAW_SRAW(dst_reg_h, src2_reg_h, src_reg));
 698                         EMIT(PPC_RAW_SLW(tmp_reg, tmp_reg, _R0));
 699                         EMIT(PPC_RAW_OR(dst_reg, dst_reg, tmp_reg));
 700                         break;
 701                 case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K: /* (s32) dst >>= imm */
 702                         if (imm)
 703                                 EMIT(PPC_RAW_SRAWI(dst_reg, src2_reg, imm));
 704                         else
 705                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 706                         break;
 707                 case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K: /* (s64) dst >>= imm */
 708                         if (imm < 0)
 709                                 return -EINVAL;
 710                         if (!imm) {
 711                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src2_reg));
 712                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg_h, src2_reg_h));
 713                         } else if (imm < 32) {
 714                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg, src2_reg, 32 - imm, imm, 31));
 715                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(dst_reg, src2_reg_h, 32 - imm, 0, imm - 1));
 716                                 EMIT(PPC_RAW_SRAWI(dst_reg_h, src2_reg_h, imm));
 717                         } else if (imm < 64) {
 718                                 EMIT(PPC_RAW_SRAWI(dst_reg, src2_reg_h, imm - 32));
 719                                 EMIT(PPC_RAW_SRAWI(dst_reg_h, src2_reg_h, 31));
 720                         } else {
 721                                 EMIT(PPC_RAW_SRAWI(dst_reg, src2_reg_h, 31));
 722                                 EMIT(PPC_RAW_SRAWI(dst_reg_h, src2_reg_h, 31));
 723                         }
 724                         break;
 725
 726                 /*
 727                  * MOV
 728                  */
 729                 case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X: /* dst = src */
 730                         if (dst_reg == src_reg)
 731                                 break;
 732                         EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src_reg));
 733                         EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg_h, src_reg_h));
 734                         break;
 735                 case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X: /* (u32) dst = src */
 736                         /* special mov32 for zext */
 737                         if (imm == 1)
 738                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, 0));
 739                         else if (dst_reg != src_reg)
 740                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, src_reg));
 741                         break;
 742                 case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K: /* dst = (s64) imm */
 743                         PPC_LI32(dst_reg, imm);
 744                         PPC_EX32(dst_reg_h, imm);
 745                         break;
 746                 case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K: /* (u32) dst = imm */
 747                         PPC_LI32(dst_reg, imm);
 748                         break;
 749
 750                 /*
 751                  * BPF_FROM_BE/LE
 752                  */
 753                 case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 754                         switch (imm) {
 755                         case 16:
 756                                 /* Copy 16 bits to upper part */
 757                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(dst_reg, src2_reg, 16, 0, 15));
 758                                 /* Rotate 8 bits right & mask */
 759                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg, dst_reg, 24, 16, 31));
 760                                 break;
 761                         case 32:
 762                                 /*
 763                                  * Rotate word left by 8 bits:
 764                                  * 2 bytes are already in their final position
 765                                  * -- byte 2 and 4 (of bytes 1, 2, 3 and 4)
 766                                  */
 767                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(_R0, src2_reg, 8, 0, 31));
 768                                 /* Rotate 24 bits and insert byte 1 */
 769                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(_R0, src2_reg, 24, 0, 7));
 770                                 /* Rotate 24 bits and insert byte 3 */
 771                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(_R0, src2_reg, 24, 16, 23));
 772                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, _R0));
 773                                 break;
 774                         case 64:
 775                                 bpf_set_seen_register(ctx, tmp_reg);
 776                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(tmp_reg, src2_reg, 8, 0, 31));
 777                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(_R0, src2_reg_h, 8, 0, 31));
 778                                 /* Rotate 24 bits and insert byte 1 */
 779                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(tmp_reg, src2_reg, 24, 0, 7));
 780                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(_R0, src2_reg_h, 24, 0, 7));
 781                                 /* Rotate 24 bits and insert byte 3 */
 782                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(tmp_reg, src2_reg, 24, 16, 23));
 783                                 EMIT(PPC_RAW_RLWIMI(_R0, src2_reg_h, 24, 16, 23));
 784                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg, _R0));
 785                                 EMIT(PPC_RAW_MR(dst_reg_h, tmp_reg));
 786                                 break;
 787                         }
 788                         break;
 789                 case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 790                         switch (imm) {
 791                         case 16:
 792                                 /* zero-extend 16 bits into 32 bits */
 793                                 EMIT(PPC_RAW_RLWINM(dst_reg, src2_reg, 0, 16, 31));
 794                                 break;
 795                         case 32:
 796                         case 64:
 797                                 /* nop */
 798                                 break;
 799                         }
 800                         break;
 801
 802                 /*
 803                  * BPF_ST NOSPEC (speculation barrier)
 804                  */
 805                 case BPF_ST | BPF_NOSPEC:
 806                         break;
 807
 808                 /*
 809                  * BPF_ST(X)
 810                  */
 811                 case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B: /* *(u8 *)(dst + off) = src */
 812                         EMIT(PPC_RAW_STB(src_reg, dst_reg, off));
 813                         break;
 814                 case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B: /* *(u8 *)(dst + off) = imm */
 815                         PPC_LI32(_R0, imm);
 816                         EMIT(PPC_RAW_STB(_R0, dst_reg, off));
 817                         break;
 818                 case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H: /* (u16 *)(dst + off) = src */
 819                         EMIT(PPC_RAW_STH(src_reg, dst_reg, off));
 820                         break;
 821                 case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H: /* (u16 *)(dst + off) = imm */
 822                         PPC_LI32(_R0, imm);
 823                         EMIT(PPC_RAW_STH(_R0, dst_reg, off));
 824                         break;
 825                 case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) = src */
 826                         EMIT(PPC_RAW_STW(src_reg, dst_reg, off));
 827                         break;
 828                 case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) = imm */
 829                         PPC_LI32(_R0, imm);
 830                         EMIT(PPC_RAW_STW(_R0, dst_reg, off));
 831                         break;
 832                 case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW: /* (u64 *)(dst + off) = src */
 833                         EMIT(PPC_RAW_STW(src_reg_h, dst_reg, off));
 834                         EMIT(PPC_RAW_STW(src_reg, dst_reg, off + 4));
 835                         break;
 836                 case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW: /* *(u64 *)(dst + off) = imm */
 837                         PPC_LI32(_R0, imm);
 838                         EMIT(PPC_RAW_STW(_R0, dst_reg, off + 4));
 839                         PPC_EX32(_R0, imm);
 840                         EMIT(PPC_RAW_STW(_R0, dst_reg, off));
 841                         break;
 842
 843                 /*
 844                  * BPF_STX ATOMIC (atomic ops)
 845                  */
 846                 case BPF_STX | BPF_ATOMIC | BPF_W:
 847                         save_reg = _R0;
 848                         ret_reg = src_reg;
 849
 850                         bpf_set_seen_register(ctx, tmp_reg);
 851                         bpf_set_seen_register(ctx, ax_reg);
 852
 853                         /* Get offset into TMP_REG */
 854                         EMIT(PPC_RAW_LI(tmp_reg, off));
 855                         tmp_idx = ctx->idx * 4;
 856                         /* load value from memory into r0 */
 857                         EMIT(PPC_RAW_LWARX(_R0, tmp_reg, dst_reg, 0));
 858
 859                         /* Save old value in BPF_REG_AX */
 860                         if (imm & BPF_FETCH)
 861                                 EMIT(PPC_RAW_MR(ax_reg, _R0));
 862
 863                         switch (imm) {
 864                         case BPF_ADD:
 865                         case BPF_ADD | BPF_FETCH:
 866                                 EMIT(PPC_RAW_ADD(_R0, _R0, src_reg));
 867                                 break;
 868                         case BPF_AND:
 869                         case BPF_AND | BPF_FETCH:
 870                                 EMIT(PPC_RAW_AND(_R0, _R0, src_reg));
 871                                 break;
 872                         case BPF_OR:
 873                         case BPF_OR | BPF_FETCH:
 874                                 EMIT(PPC_RAW_OR(_R0, _R0, src_reg));
 875                                 break;
 876                         case BPF_XOR:
 877                         case BPF_XOR | BPF_FETCH:
 878                                 EMIT(PPC_RAW_XOR(_R0, _R0, src_reg));
 879                                 break;
 880                         case BPF_CMPXCHG:
 881                                 /*
 882                                  * Return old value in BPF_REG_0 for BPF_CMPXCHG &
 883                                  * in src_reg for other cases.
 884                                  */
 885                                 ret_reg = bpf_to_ppc(BPF_REG_0);
 886
 887                                 /* Compare with old value in BPF_REG_0 */
 888                                 EMIT(PPC_RAW_CMPW(bpf_to_ppc(BPF_REG_0), _R0));
 889                                 /* Don't set if different from old value */
 890                                 PPC_BCC_SHORT(COND_NE, (ctx->idx + 3) * 4);
 891                                 fallthrough;
 892                         case BPF_XCHG:
 893                                 save_reg = src_reg;
 894                                 break;
 895                         default:
 896                                 pr_err_ratelimited("eBPF filter atomic op code %02x (@%d) unsupported\n",
 897                                                    code, i);
 898                                 return -EOPNOTSUPP;
 899                         }
 900
 901                         /* store new value */
 902                         EMIT(PPC_RAW_STWCX(save_reg, tmp_reg, dst_reg));
 903                         /* we're done if this succeeded */
 904                         PPC_BCC_SHORT(COND_NE, tmp_idx);
 905
 906                         /* For the BPF_FETCH variant, get old data into src_reg */
 907                         if (imm & BPF_FETCH) {
 908                                 EMIT(PPC_RAW_MR(ret_reg, ax_reg));
 909                                 if (!fp->aux->verifier_zext)
 910                                         EMIT(PPC_RAW_LI(ret_reg - 1, 0)); /* higher 32-bit */
 911                         }
 912                         break;
 913
 914                 case BPF_STX | BPF_ATOMIC | BPF_DW: /* *(u64 *)(dst + off) += src */
 915                         return -EOPNOTSUPP;
 916
 917                 /*
 918                  * BPF_LDX
 919                  */
 920                 case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B: /* dst = *(u8 *)(ul) (src + off) */
 921                 case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_B:
 922                 case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H: /* dst = *(u16 *)(ul) (src + off) */
 923                 case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_H:
 924                 case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W: /* dst = *(u32 *)(ul) (src + off) */
 925                 case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_W:
 926                 case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW: /* dst = *(u64 *)(ul) (src + off) */
 927                 case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_DW:
 928                         /*
 929                          * As PTR_TO_BTF_ID that uses BPF_PROBE_MEM mode could either be a valid
 930                          * kernel pointer or NULL but not a userspace address, execute BPF_PROBE_MEM
 931                          * load only if addr is kernel address (see is_kernel_addr()), otherwise
 932                          * set dst_reg=0 and move on.
 933                          */
 934                         if (BPF_MODE(code) == BPF_PROBE_MEM) {
 935                                 PPC_LI32(_R0, TASK_SIZE - off);
 936                                 EMIT(PPC_RAW_CMPLW(src_reg, _R0));
 937                                 PPC_BCC_SHORT(COND_GT, (ctx->idx + 4) * 4);
 938                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg, 0));
 939                                 /*
 940                                  * For BPF_DW case, "li reg_h,0" would be needed when
 941                                  * !fp->aux->verifier_zext. Emit NOP otherwise.
 942                                  *
 943                                  * Note that "li reg_h,0" is emitted for BPF_B/H/W case,
 944                                  * if necessary. So, jump there instead of emitting an
 945                                  * additional "li reg_h,0" instruction.
 946                                  */
 947                                 if (size == BPF_DW && !fp->aux->verifier_zext)
 948                                         EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, 0));
 949                                 else
 950                                         EMIT(PPC_RAW_NOP());
 951                                 /*
 952                                  * Need to jump two instructions instead of one for BPF_DW case
 953                                  * as there are two load instructions for dst_reg_h & dst_reg
 954                                  * respectively.
 955                                  */
 956                                 if (size == BPF_DW)
 957                                         PPC_JMP((ctx->idx + 3) * 4);
 958                                 else
 959                                         PPC_JMP((ctx->idx + 2) * 4);
 960                         }
 961
 962                         switch (size) {
 963                         case BPF_B:
 964                                 EMIT(PPC_RAW_LBZ(dst_reg, src_reg, off));
 965                                 break;
 966                         case BPF_H:
 967                                 EMIT(PPC_RAW_LHZ(dst_reg, src_reg, off));
 968                                 break;
 969                         case BPF_W:
 970                                 EMIT(PPC_RAW_LWZ(dst_reg, src_reg, off));
 971                                 break;
 972                         case BPF_DW:
 973                                 EMIT(PPC_RAW_LWZ(dst_reg_h, src_reg, off));
 974                                 EMIT(PPC_RAW_LWZ(dst_reg, src_reg, off + 4));
 975                                 break;
 976                         }
 977
 978                         if (size != BPF_DW && !fp->aux->verifier_zext)
 979                                 EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, 0));
 980
 981                         if (BPF_MODE(code) == BPF_PROBE_MEM) {
 982                                 int insn_idx = ctx->idx - 1;
 983                                 int jmp_off = 4;
 984
 985                                 /*
 986                                  * In case of BPF_DW, two lwz instructions are emitted, one
 987                                  * for higher 32-bit and another for lower 32-bit. So, set
 988                                  * ex->insn to the first of the two and jump over both
 989                                  * instructions in fixup.
 990                                  *
 991                                  * Similarly, with !verifier_zext, two instructions are
 992                                  * emitted for BPF_B/H/W case. So, set ex->insn to the
 993                                  * instruction that could fault and skip over both
 994                                  * instructions.
 995                                  */
 996                                 if (size == BPF_DW || !fp->aux->verifier_zext) {
 997                                         insn_idx -= 1;
 998                                         jmp_off += 4;
 999                                 }
1000
1001                                 ret = bpf_add_extable_entry(fp, image, fimage, pass, ctx, insn_idx,
1002                                                             jmp_off, dst_reg);
1003                                 if (ret)
1004                                         return ret;
1005                         }
1006                         break;
1007
1008                 /*
1009                  * Doubleword load
1010                  * 16 byte instruction that uses two 'struct bpf_insn'
1011                  */
1012                 case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW: /* dst = (u64) imm */
1013                         tmp_idx = ctx->idx;
1014                         PPC_LI32(dst_reg_h, (u32)insn[i + 1].imm);
1015                         PPC_LI32(dst_reg, (u32)insn[i].imm);
1016                         /* padding to allow full 4 instructions for later patching */
1017                         if (!image)
1018                                 for (j = ctx->idx - tmp_idx; j < 4; j++)
1019                                         EMIT(PPC_RAW_NOP());
1020                         /* Adjust for two bpf instructions */
1021                         addrs[++i] = ctx->idx * 4;
1022                         break;
1023
1024                 /*
1025                  * Return/Exit
1026                  */
1027                 case BPF_JMP | BPF_EXIT:
1028                         /*
1029                          * If this isn't the very last instruction, branch to
1030                          * the epilogue. If we _are_ the last instruction,
1031                          * we'll just fall through to the epilogue.
1032                          */
1033                         if (i != flen - 1) {
1034                                 ret = bpf_jit_emit_exit_insn(image, ctx, _R0, exit_addr);
1035                                 if (ret)
1036                                         return ret;
1037                         }
1038                         /* else fall through to the epilogue */
1039                         break;
1040
1041                 /*
1042                  * Call kernel helper or bpf function
1043                  */
1044                 case BPF_JMP | BPF_CALL:
1045                         ctx->seen |= SEEN_FUNC;
1046
1047                         ret = bpf_jit_get_func_addr(fp, &insn[i], extra_pass,
1048                                                     &func_addr, &func_addr_fixed);
1049                         if (ret < 0)
1050                                 return ret;
1051
1052                         if (bpf_is_seen_register(ctx, bpf_to_ppc(BPF_REG_5))) {
1053                                 EMIT(PPC_RAW_STW(bpf_to_ppc(BPF_REG_5) - 1, _R1, 8));
1054                                 EMIT(PPC_RAW_STW(bpf_to_ppc(BPF_REG_5), _R1, 12));
1055                         }
1056
1057                         ret = bpf_jit_emit_func_call_rel(image, fimage, ctx, func_addr);
1058                         if (ret)
1059                                 return ret;
1060
1061                         EMIT(PPC_RAW_MR(bpf_to_ppc(BPF_REG_0) - 1, _R3));
1062                         EMIT(PPC_RAW_MR(bpf_to_ppc(BPF_REG_0), _R4));
1063                         break;
1064
1065                 /*
1066                  * Jumps and branches
1067                  */
1068                 case BPF_JMP | BPF_JA:
1069                         PPC_JMP(addrs[i + 1 + off]);
1070                         break;
1071
1072                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
1073                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
1074                 case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
1075                 case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
1076                 case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_K:
1077                 case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_X:
1078                 case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_K:
1079                 case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_X:
1080                         true_cond = COND_GT;
1081                         goto cond_branch;
1082                 case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_K:
1083                 case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_X:
1084                 case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_K:
1085                 case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_X:
1086                 case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_K:
1087                 case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_X:
1088                 case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_K:
1089                 case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_X:
1090                         true_cond = COND_LT;
1091                         goto cond_branch;
1092                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
1093                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
1094                 case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
1095                 case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
1096                 case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_K:
1097                 case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_X:
1098                 case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_K:
1099                 case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_X:
1100                         true_cond = COND_GE;
1101                         goto cond_branch;
1102                 case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_K:
1103                 case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_X:
1104                 case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_K:
1105                 case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_X:
1106                 case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_K:
1107                 case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_X:
1108                 case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_K:
1109                 case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_X:
1110                         true_cond = COND_LE;
1111                         goto cond_branch;
1112                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
1113                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
1114                 case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_K:
1115                 case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_X:
1116                         true_cond = COND_EQ;
1117                         goto cond_branch;
1118                 case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
1119                 case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
1120                 case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_K:
1121                 case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_X:
1122                         true_cond = COND_NE;
1123                         goto cond_branch;
1124                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
1125                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
1126                 case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_K:
1127                 case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_X:
1128                         true_cond = COND_NE;
1129                         /* fallthrough; */
1130
1131 cond_branch:
1132                         switch (code) {
1133                         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
1134                         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_X:
1135                         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
1136                         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_X:
1137                         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
1138                         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
1139                                 /* unsigned comparison */
1140                                 EMIT(PPC_RAW_CMPLW(dst_reg_h, src_reg_h));
1141                                 PPC_BCC_SHORT(COND_NE, (ctx->idx + 2) * 4);
1142                                 EMIT(PPC_RAW_CMPLW(dst_reg, src_reg));
1143                                 break;
1144                         case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_X:
1145                         case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_X:
1146                         case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_X:
1147                         case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_X:
1148                         case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_X:
1149                         case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_X:
1150                                 /* unsigned comparison */
1151                                 EMIT(PPC_RAW_CMPLW(dst_reg, src_reg));
1152                                 break;
1153                         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
1154                         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_X:
1155                         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
1156                         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_X:
1157                                 /* signed comparison */
1158                                 EMIT(PPC_RAW_CMPW(dst_reg_h, src_reg_h));
1159                                 PPC_BCC_SHORT(COND_NE, (ctx->idx + 2) * 4);
1160                                 EMIT(PPC_RAW_CMPLW(dst_reg, src_reg));
1161                                 break;
1162                         case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_X:
1163                         case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_X:
1164                         case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_X:
1165                         case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_X:
1166                                 /* signed comparison */
1167                                 EMIT(PPC_RAW_CMPW(dst_reg, src_reg));
1168                                 break;
1169                         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
1170                                 EMIT(PPC_RAW_AND_DOT(_R0, dst_reg_h, src_reg_h));
1171                                 PPC_BCC_SHORT(COND_NE, (ctx->idx + 2) * 4);
1172                                 EMIT(PPC_RAW_AND_DOT(_R0, dst_reg, src_reg));
1173                                 break;
1174                         case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_X: {
1175                                 EMIT(PPC_RAW_AND_DOT(_R0, dst_reg, src_reg));
1176                                 break;
1177                         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
1178                         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
1179                         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
1180                         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_K:
1181                         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
1182                         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_K:
1183                                 /*
1184                                  * Need sign-extended load, so only positive
1185                                  * values can be used as imm in cmplwi
1186                                  */
1187                                 if (imm >= 0 && imm < 32768) {
1188                                         EMIT(PPC_RAW_CMPLWI(dst_reg_h, 0));
1189                                         PPC_BCC_SHORT(COND_NE, (ctx->idx + 2) * 4);
1190                                         EMIT(PPC_RAW_CMPLWI(dst_reg, imm));
1191                                 } else {
1192                                         /* sign-extending load ... but unsigned comparison */
1193                                         PPC_EX32(_R0, imm);
1194                                         EMIT(PPC_RAW_CMPLW(dst_reg_h, _R0));
1195                                         PPC_LI32(_R0, imm);
1196                                         PPC_BCC_SHORT(COND_NE, (ctx->idx + 2) * 4);
1197                                         EMIT(PPC_RAW_CMPLW(dst_reg, _R0));
1198                                 }
1199                                 break;
1200                         case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_K:
1201                         case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_K:
1202                         case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_K:
1203                         case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_K:
1204                         case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_K:
1205                         case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_K:
1206                                 if (imm >= 0 && imm < 65536) {
1207                                         EMIT(PPC_RAW_CMPLWI(dst_reg, imm));
1208                                 } else {
1209                                         PPC_LI32(_R0, imm);
1210                                         EMIT(PPC_RAW_CMPLW(dst_reg, _R0));
1211                                 }
1212                                 break;
1213                         }
1214                         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
1215                         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_K:
1216                         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
1217                         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_K:
1218                                 if (imm >= 0 && imm < 65536) {
1219                                         EMIT(PPC_RAW_CMPWI(dst_reg_h, imm < 0 ? -1 : 0));
1220                                         PPC_BCC_SHORT(COND_NE, (ctx->idx + 2) * 4);
1221                                         EMIT(PPC_RAW_CMPLWI(dst_reg, imm));
1222                                 } else {
1223                                         /* sign-extending load */
1224                                         EMIT(PPC_RAW_CMPWI(dst_reg_h, imm < 0 ? -1 : 0));
1225                                         PPC_LI32(_R0, imm);
1226                                         PPC_BCC_SHORT(COND_NE, (ctx->idx + 2) * 4);
1227                                         EMIT(PPC_RAW_CMPLW(dst_reg, _R0));
1228                                 }
1229                                 break;
1230                         case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_K:
1231                         case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_K:
1232                         case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_K:
1233                         case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_K:
1234                                 /*
1235                                  * signed comparison, so any 16-bit value
1236                                  * can be used in cmpwi
1237                                  */
1238                                 if (imm >= -32768 && imm < 32768) {
1239                                         EMIT(PPC_RAW_CMPWI(dst_reg, imm));
1240                                 } else {
1241                                         /* sign-extending load */
1242                                         PPC_LI32(_R0, imm);
1243                                         EMIT(PPC_RAW_CMPW(dst_reg, _R0));
1244                                 }
1245                                 break;
1246                         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
1247                                 /* andi does not sign-extend the immediate */
1248                                 if (imm >= 0 && imm < 32768) {
1249                                         /* PPC_ANDI is _only/always_ dot-form */
1250                                         EMIT(PPC_RAW_ANDI(_R0, dst_reg, imm));
1251                                 } else {
1252                                         PPC_LI32(_R0, imm);
1253                                         if (imm < 0) {
1254                                                 EMIT(PPC_RAW_CMPWI(dst_reg_h, 0));
1255                                                 PPC_BCC_SHORT(COND_NE, (ctx->idx + 2) * 4);
1256                                         }
1257                                         EMIT(PPC_RAW_AND_DOT(_R0, dst_reg, _R0));
1258                                 }
1259                                 break;
1260                         case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_K:
1261                                 /* andi does not sign-extend the immediate */
1262                                 if (imm >= 0 && imm < 32768) {
1263                                         /* PPC_ANDI is _only/always_ dot-form */
1264                                         EMIT(PPC_RAW_ANDI(_R0, dst_reg, imm));
1265                                 } else {
1266                                         PPC_LI32(_R0, imm);
1267                                         EMIT(PPC_RAW_AND_DOT(_R0, dst_reg, _R0));
1268                                 }
1269                                 break;
1270                         }
1271                         PPC_BCC(true_cond, addrs[i + 1 + off]);
1272                         break;
1273
1274                 /*
1275                  * Tail call
1276                  */
1277                 case BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL:
1278                         ctx->seen |= SEEN_TAILCALL;
1279                         ret = bpf_jit_emit_tail_call(image, ctx, addrs[i + 1]);
1280                         if (ret < 0)
1281                                 return ret;
1282                         break;
1283
1284                 default:
1285                         /*
1286                          * The filter contains something cruel & unusual.
1287                          * We don't handle it, but also there shouldn't be
1288                          * anything missing from our list.
1289                          */
1290                         pr_err_ratelimited("eBPF filter opcode %04x (@%d) unsupported\n", code, i);
1291                         return -EOPNOTSUPP;
1292                 }
1293                 if (BPF_CLASS(code) == BPF_ALU && !fp->aux->verifier_zext &&
1294                     !insn_is_zext(&insn[i + 1]) && !(BPF_OP(code) == BPF_END && imm == 64))
1295                         EMIT(PPC_RAW_LI(dst_reg_h, 0));
1296         }
1297
1298         /* Set end-of-body-code address for exit. */
1299         addrs[i] = ctx->idx * 4;
1300
1301         return 0;
1302 }