riscv, bpf: Optimize calls
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / riscv / net / bpf_jit_comp.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /* BPF JIT compiler for RV64G
3  *
4  * Copyright(c) 2019 Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
5  *
6  */
7
8 #include <linux/bpf.h>
9 #include <linux/filter.h>
10 #include <asm/cacheflush.h>
11
12 enum {
13         RV_REG_ZERO =   0,      /* The constant value 0 */
14         RV_REG_RA =     1,      /* Return address */
15         RV_REG_SP =     2,      /* Stack pointer */
16         RV_REG_GP =     3,      /* Global pointer */
17         RV_REG_TP =     4,      /* Thread pointer */
18         RV_REG_T0 =     5,      /* Temporaries */
19         RV_REG_T1 =     6,
20         RV_REG_T2 =     7,
21         RV_REG_FP =     8,
22         RV_REG_S1 =     9,      /* Saved registers */
23         RV_REG_A0 =     10,     /* Function argument/return values */
24         RV_REG_A1 =     11,     /* Function arguments */
25         RV_REG_A2 =     12,
26         RV_REG_A3 =     13,
27         RV_REG_A4 =     14,
28         RV_REG_A5 =     15,
29         RV_REG_A6 =     16,
30         RV_REG_A7 =     17,
31         RV_REG_S2 =     18,     /* Saved registers */
32         RV_REG_S3 =     19,
33         RV_REG_S4 =     20,
34         RV_REG_S5 =     21,
35         RV_REG_S6 =     22,
36         RV_REG_S7 =     23,
37         RV_REG_S8 =     24,
38         RV_REG_S9 =     25,
39         RV_REG_S10 =    26,
40         RV_REG_S11 =    27,
41         RV_REG_T3 =     28,     /* Temporaries */
42         RV_REG_T4 =     29,
43         RV_REG_T5 =     30,
44         RV_REG_T6 =     31,
45 };
46
47 #define RV_REG_TCC RV_REG_A6
48 #define RV_REG_TCC_SAVED RV_REG_S6 /* Store A6 in S6 if program do calls */
49
50 static const int regmap[] = {
51         [BPF_REG_0] =   RV_REG_A5,
52         [BPF_REG_1] =   RV_REG_A0,
53         [BPF_REG_2] =   RV_REG_A1,
54         [BPF_REG_3] =   RV_REG_A2,
55         [BPF_REG_4] =   RV_REG_A3,
56         [BPF_REG_5] =   RV_REG_A4,
57         [BPF_REG_6] =   RV_REG_S1,
58         [BPF_REG_7] =   RV_REG_S2,
59         [BPF_REG_8] =   RV_REG_S3,
60         [BPF_REG_9] =   RV_REG_S4,
61         [BPF_REG_FP] =  RV_REG_S5,
62         [BPF_REG_AX] =  RV_REG_T0,
63 };
64
65 enum {
66         RV_CTX_F_SEEN_TAIL_CALL =       0,
67         RV_CTX_F_SEEN_CALL =            RV_REG_RA,
68         RV_CTX_F_SEEN_S1 =              RV_REG_S1,
69         RV_CTX_F_SEEN_S2 =              RV_REG_S2,
70         RV_CTX_F_SEEN_S3 =              RV_REG_S3,
71         RV_CTX_F_SEEN_S4 =              RV_REG_S4,
72         RV_CTX_F_SEEN_S5 =              RV_REG_S5,
73         RV_CTX_F_SEEN_S6 =              RV_REG_S6,
74 };
75
76 struct rv_jit_context {
77         struct bpf_prog *prog;
78         u32 *insns; /* RV insns */
79         int ninsns;
80         int epilogue_offset;
81         int *offset; /* BPF to RV */
82         unsigned long flags;
83         int stack_size;
84 };
85
86 struct rv_jit_data {
87         struct bpf_binary_header *header;
88         u8 *image;
89         struct rv_jit_context ctx;
90 };
91
92 static u8 bpf_to_rv_reg(int bpf_reg, struct rv_jit_context *ctx)
93 {
94         u8 reg = regmap[bpf_reg];
95
96         switch (reg) {
97         case RV_CTX_F_SEEN_S1:
98         case RV_CTX_F_SEEN_S2:
99         case RV_CTX_F_SEEN_S3:
100         case RV_CTX_F_SEEN_S4:
101         case RV_CTX_F_SEEN_S5:
102         case RV_CTX_F_SEEN_S6:
103                 __set_bit(reg, &ctx->flags);
104         }
105         return reg;
106 };
107
108 static bool seen_reg(int reg, struct rv_jit_context *ctx)
109 {
110         switch (reg) {
111         case RV_CTX_F_SEEN_CALL:
112         case RV_CTX_F_SEEN_S1:
113         case RV_CTX_F_SEEN_S2:
114         case RV_CTX_F_SEEN_S3:
115         case RV_CTX_F_SEEN_S4:
116         case RV_CTX_F_SEEN_S5:
117         case RV_CTX_F_SEEN_S6:
118                 return test_bit(reg, &ctx->flags);
119         }
120         return false;
121 }
122
123 static void mark_fp(struct rv_jit_context *ctx)
124 {
125         __set_bit(RV_CTX_F_SEEN_S5, &ctx->flags);
126 }
127
128 static void mark_call(struct rv_jit_context *ctx)
129 {
130         __set_bit(RV_CTX_F_SEEN_CALL, &ctx->flags);
131 }
132
133 static bool seen_call(struct rv_jit_context *ctx)
134 {
135         return test_bit(RV_CTX_F_SEEN_CALL, &ctx->flags);
136 }
137
138 static void mark_tail_call(struct rv_jit_context *ctx)
139 {
140         __set_bit(RV_CTX_F_SEEN_TAIL_CALL, &ctx->flags);
141 }
142
143 static bool seen_tail_call(struct rv_jit_context *ctx)
144 {
145         return test_bit(RV_CTX_F_SEEN_TAIL_CALL, &ctx->flags);
146 }
147
148 static u8 rv_tail_call_reg(struct rv_jit_context *ctx)
149 {
150         mark_tail_call(ctx);
151
152         if (seen_call(ctx)) {
153                 __set_bit(RV_CTX_F_SEEN_S6, &ctx->flags);
154                 return RV_REG_S6;
155         }
156         return RV_REG_A6;
157 }
158
159 static void emit(const u32 insn, struct rv_jit_context *ctx)
160 {
161         if (ctx->insns)
162                 ctx->insns[ctx->ninsns] = insn;
163
164         ctx->ninsns++;
165 }
166
167 static u32 rv_r_insn(u8 funct7, u8 rs2, u8 rs1, u8 funct3, u8 rd, u8 opcode)
168 {
169         return (funct7 << 25) | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (funct3 << 12) |
170                 (rd << 7) | opcode;
171 }
172
173 static u32 rv_i_insn(u16 imm11_0, u8 rs1, u8 funct3, u8 rd, u8 opcode)
174 {
175         return (imm11_0 << 20) | (rs1 << 15) | (funct3 << 12) | (rd << 7) |
176                 opcode;
177 }
178
179 static u32 rv_s_insn(u16 imm11_0, u8 rs2, u8 rs1, u8 funct3, u8 opcode)
180 {
181         u8 imm11_5 = imm11_0 >> 5, imm4_0 = imm11_0 & 0x1f;
182
183         return (imm11_5 << 25) | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (funct3 << 12) |
184                 (imm4_0 << 7) | opcode;
185 }
186
187 static u32 rv_sb_insn(u16 imm12_1, u8 rs2, u8 rs1, u8 funct3, u8 opcode)
188 {
189         u8 imm12 = ((imm12_1 & 0x800) >> 5) | ((imm12_1 & 0x3f0) >> 4);
190         u8 imm4_1 = ((imm12_1 & 0xf) << 1) | ((imm12_1 & 0x400) >> 10);
191
192         return (imm12 << 25) | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (funct3 << 12) |
193                 (imm4_1 << 7) | opcode;
194 }
195
196 static u32 rv_u_insn(u32 imm31_12, u8 rd, u8 opcode)
197 {
198         return (imm31_12 << 12) | (rd << 7) | opcode;
199 }
200
201 static u32 rv_uj_insn(u32 imm20_1, u8 rd, u8 opcode)
202 {
203         u32 imm;
204
205         imm = (imm20_1 & 0x80000) |  ((imm20_1 & 0x3ff) << 9) |
206               ((imm20_1 & 0x400) >> 2) | ((imm20_1 & 0x7f800) >> 11);
207
208         return (imm << 12) | (rd << 7) | opcode;
209 }
210
211 static u32 rv_amo_insn(u8 funct5, u8 aq, u8 rl, u8 rs2, u8 rs1,
212                        u8 funct3, u8 rd, u8 opcode)
213 {
214         u8 funct7 = (funct5 << 2) | (aq << 1) | rl;
215
216         return rv_r_insn(funct7, rs2, rs1, funct3, rd, opcode);
217 }
218
219 static u32 rv_addiw(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
220 {
221         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 0, rd, 0x1b);
222 }
223
224 static u32 rv_addi(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
225 {
226         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 0, rd, 0x13);
227 }
228
229 static u32 rv_addw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
230 {
231         return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 0, rd, 0x3b);
232 }
233
234 static u32 rv_add(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
235 {
236         return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 0, rd, 0x33);
237 }
238
239 static u32 rv_subw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
240 {
241         return rv_r_insn(0x20, rs2, rs1, 0, rd, 0x3b);
242 }
243
244 static u32 rv_sub(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
245 {
246         return rv_r_insn(0x20, rs2, rs1, 0, rd, 0x33);
247 }
248
249 static u32 rv_and(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
250 {
251         return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 7, rd, 0x33);
252 }
253
254 static u32 rv_or(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
255 {
256         return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 6, rd, 0x33);
257 }
258
259 static u32 rv_xor(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
260 {
261         return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 4, rd, 0x33);
262 }
263
264 static u32 rv_mulw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
265 {
266         return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 0, rd, 0x3b);
267 }
268
269 static u32 rv_mul(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
270 {
271         return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 0, rd, 0x33);
272 }
273
274 static u32 rv_divuw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
275 {
276         return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 5, rd, 0x3b);
277 }
278
279 static u32 rv_divu(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
280 {
281         return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 5, rd, 0x33);
282 }
283
284 static u32 rv_remuw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
285 {
286         return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 7, rd, 0x3b);
287 }
288
289 static u32 rv_remu(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
290 {
291         return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 7, rd, 0x33);
292 }
293
294 static u32 rv_sllw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
295 {
296         return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 1, rd, 0x3b);
297 }
298
299 static u32 rv_sll(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
300 {
301         return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 1, rd, 0x33);
302 }
303
304 static u32 rv_srlw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
305 {
306         return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 5, rd, 0x3b);
307 }
308
309 static u32 rv_srl(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
310 {
311         return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 5, rd, 0x33);
312 }
313
314 static u32 rv_sraw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
315 {
316         return rv_r_insn(0x20, rs2, rs1, 5, rd, 0x3b);
317 }
318
319 static u32 rv_sra(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
320 {
321         return rv_r_insn(0x20, rs2, rs1, 5, rd, 0x33);
322 }
323
324 static u32 rv_lui(u8 rd, u32 imm31_12)
325 {
326         return rv_u_insn(imm31_12, rd, 0x37);
327 }
328
329 static u32 rv_slli(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
330 {
331         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 1, rd, 0x13);
332 }
333
334 static u32 rv_andi(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
335 {
336         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 7, rd, 0x13);
337 }
338
339 static u32 rv_ori(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
340 {
341         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 6, rd, 0x13);
342 }
343
344 static u32 rv_xori(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
345 {
346         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 4, rd, 0x13);
347 }
348
349 static u32 rv_slliw(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
350 {
351         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 1, rd, 0x1b);
352 }
353
354 static u32 rv_srliw(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
355 {
356         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 5, rd, 0x1b);
357 }
358
359 static u32 rv_srli(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
360 {
361         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 5, rd, 0x13);
362 }
363
364 static u32 rv_sraiw(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
365 {
366         return rv_i_insn(0x400 | imm11_0, rs1, 5, rd, 0x1b);
367 }
368
369 static u32 rv_srai(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
370 {
371         return rv_i_insn(0x400 | imm11_0, rs1, 5, rd, 0x13);
372 }
373
374 static u32 rv_jal(u8 rd, u32 imm20_1)
375 {
376         return rv_uj_insn(imm20_1, rd, 0x6f);
377 }
378
379 static u32 rv_jalr(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
380 {
381         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 0, rd, 0x67);
382 }
383
384 static u32 rv_beq(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
385 {
386         return rv_sb_insn(imm12_1, rs2, rs1, 0, 0x63);
387 }
388
389 static u32 rv_bltu(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
390 {
391         return rv_sb_insn(imm12_1, rs2, rs1, 6, 0x63);
392 }
393
394 static u32 rv_bgeu(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
395 {
396         return rv_sb_insn(imm12_1, rs2, rs1, 7, 0x63);
397 }
398
399 static u32 rv_bne(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
400 {
401         return rv_sb_insn(imm12_1, rs2, rs1, 1, 0x63);
402 }
403
404 static u32 rv_blt(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
405 {
406         return rv_sb_insn(imm12_1, rs2, rs1, 4, 0x63);
407 }
408
409 static u32 rv_bge(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
410 {
411         return rv_sb_insn(imm12_1, rs2, rs1, 5, 0x63);
412 }
413
414 static u32 rv_sb(u8 rs1, u16 imm11_0, u8 rs2)
415 {
416         return rv_s_insn(imm11_0, rs2, rs1, 0, 0x23);
417 }
418
419 static u32 rv_sh(u8 rs1, u16 imm11_0, u8 rs2)
420 {
421         return rv_s_insn(imm11_0, rs2, rs1, 1, 0x23);
422 }
423
424 static u32 rv_sw(u8 rs1, u16 imm11_0, u8 rs2)
425 {
426         return rv_s_insn(imm11_0, rs2, rs1, 2, 0x23);
427 }
428
429 static u32 rv_sd(u8 rs1, u16 imm11_0, u8 rs2)
430 {
431         return rv_s_insn(imm11_0, rs2, rs1, 3, 0x23);
432 }
433
434 static u32 rv_lbu(u8 rd, u16 imm11_0, u8 rs1)
435 {
436         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 4, rd, 0x03);
437 }
438
439 static u32 rv_lhu(u8 rd, u16 imm11_0, u8 rs1)
440 {
441         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 5, rd, 0x03);
442 }
443
444 static u32 rv_lwu(u8 rd, u16 imm11_0, u8 rs1)
445 {
446         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 6, rd, 0x03);
447 }
448
449 static u32 rv_ld(u8 rd, u16 imm11_0, u8 rs1)
450 {
451         return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 3, rd, 0x03);
452 }
453
454 static u32 rv_amoadd_w(u8 rd, u8 rs2, u8 rs1, u8 aq, u8 rl)
455 {
456         return rv_amo_insn(0, aq, rl, rs2, rs1, 2, rd, 0x2f);
457 }
458
459 static u32 rv_amoadd_d(u8 rd, u8 rs2, u8 rs1, u8 aq, u8 rl)
460 {
461         return rv_amo_insn(0, aq, rl, rs2, rs1, 3, rd, 0x2f);
462 }
463
464 static u32 rv_auipc(u8 rd, u32 imm31_12)
465 {
466         return rv_u_insn(imm31_12, rd, 0x17);
467 }
468
469 static bool is_12b_int(s64 val)
470 {
471         return -(1 << 11) <= val && val < (1 << 11);
472 }
473
474 static bool is_13b_int(s64 val)
475 {
476         return -(1 << 12) <= val && val < (1 << 12);
477 }
478
479 static bool is_21b_int(s64 val)
480 {
481         return -(1L << 20) <= val && val < (1L << 20);
482 }
483
484 static bool is_32b_int(s64 val)
485 {
486         return -(1L << 31) <= val && val < (1L << 31);
487 }
488
489 static int is_12b_check(int off, int insn)
490 {
491         if (!is_12b_int(off)) {
492                 pr_err("bpf-jit: insn=%d 12b < offset=%d not supported yet!\n",
493                        insn, (int)off);
494                 return -1;
495         }
496         return 0;
497 }
498
499 static void emit_imm(u8 rd, s64 val, struct rv_jit_context *ctx)
500 {
501         /* Note that the immediate from the add is sign-extended,
502          * which means that we need to compensate this by adding 2^12,
503          * when the 12th bit is set. A simpler way of doing this, and
504          * getting rid of the check, is to just add 2**11 before the
505          * shift. The "Loading a 32-Bit constant" example from the
506          * "Computer Organization and Design, RISC-V edition" book by
507          * Patterson/Hennessy highlights this fact.
508          *
509          * This also means that we need to process LSB to MSB.
510          */
511         s64 upper = (val + (1 << 11)) >> 12, lower = val & 0xfff;
512         int shift;
513
514         if (is_32b_int(val)) {
515                 if (upper)
516                         emit(rv_lui(rd, upper), ctx);
517
518                 if (!upper) {
519                         emit(rv_addi(rd, RV_REG_ZERO, lower), ctx);
520                         return;
521                 }
522
523                 emit(rv_addiw(rd, rd, lower), ctx);
524                 return;
525         }
526
527         shift = __ffs(upper);
528         upper >>= shift;
529         shift += 12;
530
531         emit_imm(rd, upper, ctx);
532
533         emit(rv_slli(rd, rd, shift), ctx);
534         if (lower)
535                 emit(rv_addi(rd, rd, lower), ctx);
536 }
537
538 static int rv_offset(int insn, int off, struct rv_jit_context *ctx)
539 {
540         int from, to;
541
542         off++; /* BPF branch is from PC+1, RV is from PC */
543         from = (insn > 0) ? ctx->offset[insn - 1] : 0;
544         to = (insn + off > 0) ? ctx->offset[insn + off - 1] : 0;
545         return (to - from) << 2;
546 }
547
548 static int epilogue_offset(struct rv_jit_context *ctx)
549 {
550         int to = ctx->epilogue_offset, from = ctx->ninsns;
551
552         return (to - from) << 2;
553 }
554
555 static void __build_epilogue(bool is_tail_call, struct rv_jit_context *ctx)
556 {
557         int stack_adjust = ctx->stack_size, store_offset = stack_adjust - 8;
558
559         if (seen_reg(RV_REG_RA, ctx)) {
560                 emit(rv_ld(RV_REG_RA, store_offset, RV_REG_SP), ctx);
561                 store_offset -= 8;
562         }
563         emit(rv_ld(RV_REG_FP, store_offset, RV_REG_SP), ctx);
564         store_offset -= 8;
565         if (seen_reg(RV_REG_S1, ctx)) {
566                 emit(rv_ld(RV_REG_S1, store_offset, RV_REG_SP), ctx);
567                 store_offset -= 8;
568         }
569         if (seen_reg(RV_REG_S2, ctx)) {
570                 emit(rv_ld(RV_REG_S2, store_offset, RV_REG_SP), ctx);
571                 store_offset -= 8;
572         }
573         if (seen_reg(RV_REG_S3, ctx)) {
574                 emit(rv_ld(RV_REG_S3, store_offset, RV_REG_SP), ctx);
575                 store_offset -= 8;
576         }
577         if (seen_reg(RV_REG_S4, ctx)) {
578                 emit(rv_ld(RV_REG_S4, store_offset, RV_REG_SP), ctx);
579                 store_offset -= 8;
580         }
581         if (seen_reg(RV_REG_S5, ctx)) {
582                 emit(rv_ld(RV_REG_S5, store_offset, RV_REG_SP), ctx);
583                 store_offset -= 8;
584         }
585         if (seen_reg(RV_REG_S6, ctx)) {
586                 emit(rv_ld(RV_REG_S6, store_offset, RV_REG_SP), ctx);
587                 store_offset -= 8;
588         }
589
590         emit(rv_addi(RV_REG_SP, RV_REG_SP, stack_adjust), ctx);
591         /* Set return value. */
592         if (!is_tail_call)
593                 emit(rv_addi(RV_REG_A0, RV_REG_A5, 0), ctx);
594         emit(rv_jalr(RV_REG_ZERO, is_tail_call ? RV_REG_T3 : RV_REG_RA,
595                      is_tail_call ? 4 : 0), /* skip TCC init */
596              ctx);
597 }
598
599 /* return -1 or inverted cond */
600 static int invert_bpf_cond(u8 cond)
601 {
602         switch (cond) {
603         case BPF_JEQ:
604                 return BPF_JNE;
605         case BPF_JGT:
606                 return BPF_JLE;
607         case BPF_JLT:
608                 return BPF_JGE;
609         case BPF_JGE:
610                 return BPF_JLT;
611         case BPF_JLE:
612                 return BPF_JGT;
613         case BPF_JNE:
614                 return BPF_JEQ;
615         case BPF_JSGT:
616                 return BPF_JSLE;
617         case BPF_JSLT:
618                 return BPF_JSGE;
619         case BPF_JSGE:
620                 return BPF_JSLT;
621         case BPF_JSLE:
622                 return BPF_JSGT;
623         }
624         return -1;
625 }
626
627 static void emit_bcc(u8 cond, u8 rd, u8 rs, int rvoff,
628                      struct rv_jit_context *ctx)
629 {
630         switch (cond) {
631         case BPF_JEQ:
632                 emit(rv_beq(rd, rs, rvoff >> 1), ctx);
633                 return;
634         case BPF_JGT:
635                 emit(rv_bltu(rs, rd, rvoff >> 1), ctx);
636                 return;
637         case BPF_JLT:
638                 emit(rv_bltu(rd, rs, rvoff >> 1), ctx);
639                 return;
640         case BPF_JGE:
641                 emit(rv_bgeu(rd, rs, rvoff >> 1), ctx);
642                 return;
643         case BPF_JLE:
644                 emit(rv_bgeu(rs, rd, rvoff >> 1), ctx);
645                 return;
646         case BPF_JNE:
647                 emit(rv_bne(rd, rs, rvoff >> 1), ctx);
648                 return;
649         case BPF_JSGT:
650                 emit(rv_blt(rs, rd, rvoff >> 1), ctx);
651                 return;
652         case BPF_JSLT:
653                 emit(rv_blt(rd, rs, rvoff >> 1), ctx);
654                 return;
655         case BPF_JSGE:
656                 emit(rv_bge(rd, rs, rvoff >> 1), ctx);
657                 return;
658         case BPF_JSLE:
659                 emit(rv_bge(rs, rd, rvoff >> 1), ctx);
660         }
661 }
662
663 static void emit_branch(u8 cond, u8 rd, u8 rs, int rvoff,
664                         struct rv_jit_context *ctx)
665 {
666         s64 upper, lower;
667
668         if (is_13b_int(rvoff)) {
669                 emit_bcc(cond, rd, rs, rvoff, ctx);
670                 return;
671         }
672
673         /* Adjust for jal */
674         rvoff -= 4;
675
676         /* Transform, e.g.:
677          *   bne rd,rs,foo
678          * to
679          *   beq rd,rs,<.L1>
680          *   (auipc foo)
681          *   jal(r) foo
682          * .L1
683          */
684         cond = invert_bpf_cond(cond);
685         if (is_21b_int(rvoff)) {
686                 emit_bcc(cond, rd, rs, 8, ctx);
687                 emit(rv_jal(RV_REG_ZERO, rvoff >> 1), ctx);
688                 return;
689         }
690
691         /* 32b No need for an additional rvoff adjustment, since we
692          * get that from the auipc at PC', where PC = PC' + 4.
693          */
694         upper = (rvoff + (1 << 11)) >> 12;
695         lower = rvoff & 0xfff;
696
697         emit_bcc(cond, rd, rs, 12, ctx);
698         emit(rv_auipc(RV_REG_T1, upper), ctx);
699         emit(rv_jalr(RV_REG_ZERO, RV_REG_T1, lower), ctx);
700 }
701
702 static void emit_zext_32(u8 reg, struct rv_jit_context *ctx)
703 {
704         emit(rv_slli(reg, reg, 32), ctx);
705         emit(rv_srli(reg, reg, 32), ctx);
706 }
707
708 static int emit_bpf_tail_call(int insn, struct rv_jit_context *ctx)
709 {
710         int tc_ninsn, off, start_insn = ctx->ninsns;
711         u8 tcc = rv_tail_call_reg(ctx);
712
713         /* a0: &ctx
714          * a1: &array
715          * a2: index
716          *
717          * if (index >= array->map.max_entries)
718          *      goto out;
719          */
720         tc_ninsn = insn ? ctx->offset[insn] - ctx->offset[insn - 1] :
721                    ctx->offset[0];
722         emit_zext_32(RV_REG_A2, ctx);
723
724         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
725         if (is_12b_check(off, insn))
726                 return -1;
727         emit(rv_lwu(RV_REG_T1, off, RV_REG_A1), ctx);
728         off = (tc_ninsn - (ctx->ninsns - start_insn)) << 2;
729         emit_branch(BPF_JGE, RV_REG_A2, RV_REG_T1, off, ctx);
730
731         /* if (--TCC < 0)
732          *     goto out;
733          */
734         emit(rv_addi(RV_REG_T1, tcc, -1), ctx);
735         off = (tc_ninsn - (ctx->ninsns - start_insn)) << 2;
736         emit_branch(BPF_JSLT, RV_REG_T1, RV_REG_ZERO, off, ctx);
737
738         /* prog = array->ptrs[index];
739          * if (!prog)
740          *     goto out;
741          */
742         emit(rv_slli(RV_REG_T2, RV_REG_A2, 3), ctx);
743         emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, RV_REG_A1), ctx);
744         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
745         if (is_12b_check(off, insn))
746                 return -1;
747         emit(rv_ld(RV_REG_T2, off, RV_REG_T2), ctx);
748         off = (tc_ninsn - (ctx->ninsns - start_insn)) << 2;
749         emit_branch(BPF_JEQ, RV_REG_T2, RV_REG_ZERO, off, ctx);
750
751         /* goto *(prog->bpf_func + 4); */
752         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
753         if (is_12b_check(off, insn))
754                 return -1;
755         emit(rv_ld(RV_REG_T3, off, RV_REG_T2), ctx);
756         emit(rv_addi(RV_REG_TCC, RV_REG_T1, 0), ctx);
757         __build_epilogue(true, ctx);
758         return 0;
759 }
760
761 static void init_regs(u8 *rd, u8 *rs, const struct bpf_insn *insn,
762                       struct rv_jit_context *ctx)
763 {
764         u8 code = insn->code;
765
766         switch (code) {
767         case BPF_JMP | BPF_JA:
768         case BPF_JMP | BPF_CALL:
769         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
770         case BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL:
771                 break;
772         default:
773                 *rd = bpf_to_rv_reg(insn->dst_reg, ctx);
774         }
775
776         if (code & (BPF_ALU | BPF_X) || code & (BPF_ALU64 | BPF_X) ||
777             code & (BPF_JMP | BPF_X) || code & (BPF_JMP32 | BPF_X) ||
778             code & BPF_LDX || code & BPF_STX)
779                 *rs = bpf_to_rv_reg(insn->src_reg, ctx);
780 }
781
782 static void emit_zext_32_rd_rs(u8 *rd, u8 *rs, struct rv_jit_context *ctx)
783 {
784         emit(rv_addi(RV_REG_T2, *rd, 0), ctx);
785         emit_zext_32(RV_REG_T2, ctx);
786         emit(rv_addi(RV_REG_T1, *rs, 0), ctx);
787         emit_zext_32(RV_REG_T1, ctx);
788         *rd = RV_REG_T2;
789         *rs = RV_REG_T1;
790 }
791
792 static void emit_sext_32_rd_rs(u8 *rd, u8 *rs, struct rv_jit_context *ctx)
793 {
794         emit(rv_addiw(RV_REG_T2, *rd, 0), ctx);
795         emit(rv_addiw(RV_REG_T1, *rs, 0), ctx);
796         *rd = RV_REG_T2;
797         *rs = RV_REG_T1;
798 }
799
800 static void emit_zext_32_rd_t1(u8 *rd, struct rv_jit_context *ctx)
801 {
802         emit(rv_addi(RV_REG_T2, *rd, 0), ctx);
803         emit_zext_32(RV_REG_T2, ctx);
804         emit_zext_32(RV_REG_T1, ctx);
805         *rd = RV_REG_T2;
806 }
807
808 static void emit_sext_32_rd(u8 *rd, struct rv_jit_context *ctx)
809 {
810         emit(rv_addiw(RV_REG_T2, *rd, 0), ctx);
811         *rd = RV_REG_T2;
812 }
813
814 static void emit_jump_and_link(u8 rd, s64 rvoff, bool force_jalr,
815                                struct rv_jit_context *ctx)
816 {
817         s64 upper, lower;
818
819         if (rvoff && is_21b_int(rvoff) && !force_jalr) {
820                 emit(rv_jal(rd, rvoff >> 1), ctx);
821                 return;
822         }
823
824         upper = (rvoff + (1 << 11)) >> 12;
825         lower = rvoff & 0xfff;
826         emit(rv_auipc(RV_REG_T1, upper), ctx);
827         emit(rv_jalr(rd, RV_REG_T1, lower), ctx);
828 }
829
830 static bool is_signed_bpf_cond(u8 cond)
831 {
832         return cond == BPF_JSGT || cond == BPF_JSLT ||
833                 cond == BPF_JSGE || cond == BPF_JSLE;
834 }
835
836 static int emit_call(bool fixed, u64 addr, struct rv_jit_context *ctx)
837 {
838         s64 off = 0;
839         u64 ip;
840         u8 rd;
841
842         if (addr && ctx->insns) {
843                 ip = (u64)(long)(ctx->insns + ctx->ninsns);
844                 off = addr - ip;
845                 if (!is_32b_int(off)) {
846                         pr_err("bpf-jit: target call addr %pK is out of range\n",
847                                (void *)addr);
848                         return -ERANGE;
849                 }
850         }
851
852         emit_jump_and_link(RV_REG_RA, off, !fixed, ctx);
853         rd = bpf_to_rv_reg(BPF_REG_0, ctx);
854         emit(rv_addi(rd, RV_REG_A0, 0), ctx);
855         return 0;
856 }
857
858 static int emit_insn(const struct bpf_insn *insn, struct rv_jit_context *ctx,
859                      bool extra_pass)
860 {
861         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ||
862                     BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP;
863         int s, e, rvoff, i = insn - ctx->prog->insnsi;
864         struct bpf_prog_aux *aux = ctx->prog->aux;
865         u8 rd = -1, rs = -1, code = insn->code;
866         s16 off = insn->off;
867         s32 imm = insn->imm;
868
869         init_regs(&rd, &rs, insn, ctx);
870
871         switch (code) {
872         /* dst = src */
873         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
874         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
875                 if (imm == 1) {
876                         /* Special mov32 for zext */
877                         emit_zext_32(rd, ctx);
878                         break;
879                 }
880                 emit(is64 ? rv_addi(rd, rs, 0) : rv_addiw(rd, rs, 0), ctx);
881                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
882                         emit_zext_32(rd, ctx);
883                 break;
884
885         /* dst = dst OP src */
886         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
887         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
888                 emit(is64 ? rv_add(rd, rd, rs) : rv_addw(rd, rd, rs), ctx);
889                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
890                         emit_zext_32(rd, ctx);
891                 break;
892         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
893         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
894                 emit(is64 ? rv_sub(rd, rd, rs) : rv_subw(rd, rd, rs), ctx);
895                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
896                         emit_zext_32(rd, ctx);
897                 break;
898         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
899         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
900                 emit(rv_and(rd, rd, rs), ctx);
901                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
902                         emit_zext_32(rd, ctx);
903                 break;
904         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
905         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
906                 emit(rv_or(rd, rd, rs), ctx);
907                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
908                         emit_zext_32(rd, ctx);
909                 break;
910         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
911         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
912                 emit(rv_xor(rd, rd, rs), ctx);
913                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
914                         emit_zext_32(rd, ctx);
915                 break;
916         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
917         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
918                 emit(is64 ? rv_mul(rd, rd, rs) : rv_mulw(rd, rd, rs), ctx);
919                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
920                         emit_zext_32(rd, ctx);
921                 break;
922         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
923         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
924                 emit(is64 ? rv_divu(rd, rd, rs) : rv_divuw(rd, rd, rs), ctx);
925                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
926                         emit_zext_32(rd, ctx);
927                 break;
928         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
929         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
930                 emit(is64 ? rv_remu(rd, rd, rs) : rv_remuw(rd, rd, rs), ctx);
931                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
932                         emit_zext_32(rd, ctx);
933                 break;
934         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
935         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
936                 emit(is64 ? rv_sll(rd, rd, rs) : rv_sllw(rd, rd, rs), ctx);
937                 if (!is64)
938                         emit_zext_32(rd, ctx);
939                 break;
940         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
941         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
942                 emit(is64 ? rv_srl(rd, rd, rs) : rv_srlw(rd, rd, rs), ctx);
943                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
944                         emit_zext_32(rd, ctx);
945                 break;
946         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
947         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
948                 emit(is64 ? rv_sra(rd, rd, rs) : rv_sraw(rd, rd, rs), ctx);
949                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
950                         emit_zext_32(rd, ctx);
951                 break;
952
953         /* dst = -dst */
954         case BPF_ALU | BPF_NEG:
955         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
956                 emit(is64 ? rv_sub(rd, RV_REG_ZERO, rd) :
957                      rv_subw(rd, RV_REG_ZERO, rd), ctx);
958                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
959                         emit_zext_32(rd, ctx);
960                 break;
961
962         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
963         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
964         {
965                 int shift = 64 - imm;
966
967                 emit(rv_slli(rd, rd, shift), ctx);
968                 emit(rv_srli(rd, rd, shift), ctx);
969                 break;
970         }
971         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
972                 emit(rv_addi(RV_REG_T2, RV_REG_ZERO, 0), ctx);
973
974                 emit(rv_andi(RV_REG_T1, rd, 0xff), ctx);
975                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, RV_REG_T1), ctx);
976                 emit(rv_slli(RV_REG_T2, RV_REG_T2, 8), ctx);
977                 emit(rv_srli(rd, rd, 8), ctx);
978                 if (imm == 16)
979                         goto out_be;
980
981                 emit(rv_andi(RV_REG_T1, rd, 0xff), ctx);
982                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, RV_REG_T1), ctx);
983                 emit(rv_slli(RV_REG_T2, RV_REG_T2, 8), ctx);
984                 emit(rv_srli(rd, rd, 8), ctx);
985
986                 emit(rv_andi(RV_REG_T1, rd, 0xff), ctx);
987                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, RV_REG_T1), ctx);
988                 emit(rv_slli(RV_REG_T2, RV_REG_T2, 8), ctx);
989                 emit(rv_srli(rd, rd, 8), ctx);
990                 if (imm == 32)
991                         goto out_be;
992
993                 emit(rv_andi(RV_REG_T1, rd, 0xff), ctx);
994                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, RV_REG_T1), ctx);
995                 emit(rv_slli(RV_REG_T2, RV_REG_T2, 8), ctx);
996                 emit(rv_srli(rd, rd, 8), ctx);
997
998                 emit(rv_andi(RV_REG_T1, rd, 0xff), ctx);
999                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, RV_REG_T1), ctx);
1000                 emit(rv_slli(RV_REG_T2, RV_REG_T2, 8), ctx);
1001                 emit(rv_srli(rd, rd, 8), ctx);
1002
1003                 emit(rv_andi(RV_REG_T1, rd, 0xff), ctx);
1004                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, RV_REG_T1), ctx);
1005                 emit(rv_slli(RV_REG_T2, RV_REG_T2, 8), ctx);
1006                 emit(rv_srli(rd, rd, 8), ctx);
1007
1008                 emit(rv_andi(RV_REG_T1, rd, 0xff), ctx);
1009                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, RV_REG_T1), ctx);
1010                 emit(rv_slli(RV_REG_T2, RV_REG_T2, 8), ctx);
1011                 emit(rv_srli(rd, rd, 8), ctx);
1012 out_be:
1013                 emit(rv_andi(RV_REG_T1, rd, 0xff), ctx);
1014                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, RV_REG_T1), ctx);
1015
1016                 emit(rv_addi(rd, RV_REG_T2, 0), ctx);
1017                 break;
1018
1019         /* dst = imm */
1020         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
1021         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
1022                 emit_imm(rd, imm, ctx);
1023                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
1024                         emit_zext_32(rd, ctx);
1025                 break;
1026
1027         /* dst = dst OP imm */
1028         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
1029         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
1030                 if (is_12b_int(imm)) {
1031                         emit(is64 ? rv_addi(rd, rd, imm) :
1032                              rv_addiw(rd, rd, imm), ctx);
1033                 } else {
1034                         emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1035                         emit(is64 ? rv_add(rd, rd, RV_REG_T1) :
1036                              rv_addw(rd, rd, RV_REG_T1), ctx);
1037                 }
1038                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
1039                         emit_zext_32(rd, ctx);
1040                 break;
1041         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
1042         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
1043                 if (is_12b_int(-imm)) {
1044                         emit(is64 ? rv_addi(rd, rd, -imm) :
1045                              rv_addiw(rd, rd, -imm), ctx);
1046                 } else {
1047                         emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1048                         emit(is64 ? rv_sub(rd, rd, RV_REG_T1) :
1049                              rv_subw(rd, rd, RV_REG_T1), ctx);
1050                 }
1051                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
1052                         emit_zext_32(rd, ctx);
1053                 break;
1054         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
1055         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
1056                 if (is_12b_int(imm)) {
1057                         emit(rv_andi(rd, rd, imm), ctx);
1058                 } else {
1059                         emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1060                         emit(rv_and(rd, rd, RV_REG_T1), ctx);
1061                 }
1062                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
1063                         emit_zext_32(rd, ctx);
1064                 break;
1065         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
1066         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
1067                 if (is_12b_int(imm)) {
1068                         emit(rv_ori(rd, rd, imm), ctx);
1069                 } else {
1070                         emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1071                         emit(rv_or(rd, rd, RV_REG_T1), ctx);
1072                 }
1073                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
1074                         emit_zext_32(rd, ctx);
1075                 break;
1076         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
1077         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
1078                 if (is_12b_int(imm)) {
1079                         emit(rv_xori(rd, rd, imm), ctx);
1080                 } else {
1081                         emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1082                         emit(rv_xor(rd, rd, RV_REG_T1), ctx);
1083                 }
1084                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
1085                         emit_zext_32(rd, ctx);
1086                 break;
1087         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
1088         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
1089                 emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1090                 emit(is64 ? rv_mul(rd, rd, RV_REG_T1) :
1091                      rv_mulw(rd, rd, RV_REG_T1), ctx);
1092                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
1093                         emit_zext_32(rd, ctx);
1094                 break;
1095         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
1096         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
1097                 emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1098                 emit(is64 ? rv_divu(rd, rd, RV_REG_T1) :
1099                      rv_divuw(rd, rd, RV_REG_T1), ctx);
1100                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
1101                         emit_zext_32(rd, ctx);
1102                 break;
1103         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
1104         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
1105                 emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1106                 emit(is64 ? rv_remu(rd, rd, RV_REG_T1) :
1107                      rv_remuw(rd, rd, RV_REG_T1), ctx);
1108                 if (!is64 && !aux->verifier_zext)
1109                         emit_zext_32(rd, ctx);
1110                 break;
1111         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
1112         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
1113                 emit(is64 ? rv_slli(rd, rd, imm) : rv_slliw(rd, rd, imm), ctx);
1114                 if (!is64)
1115                         emit_zext_32(rd, ctx);
1116                 break;
1117         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
1118         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
1119                 emit(is64 ? rv_srli(rd, rd, imm) : rv_srliw(rd, rd, imm), ctx);
1120                 if (!is64)
1121                         emit_zext_32(rd, ctx);
1122                 break;
1123         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
1124         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
1125                 emit(is64 ? rv_srai(rd, rd, imm) : rv_sraiw(rd, rd, imm), ctx);
1126                 if (!is64)
1127                         emit_zext_32(rd, ctx);
1128                 break;
1129
1130         /* JUMP off */
1131         case BPF_JMP | BPF_JA:
1132                 rvoff = rv_offset(i, off, ctx);
1133                 emit_jump_and_link(RV_REG_ZERO, rvoff, false, ctx);
1134                 break;
1135
1136         /* IF (dst COND src) JUMP off */
1137         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
1138         case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_X:
1139         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
1140         case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_X:
1141         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_X:
1142         case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_X:
1143         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
1144         case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_X:
1145         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_X:
1146         case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_X:
1147         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
1148         case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_X:
1149         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
1150         case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_X:
1151         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_X:
1152         case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_X:
1153         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
1154         case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_X:
1155         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_X:
1156         case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_X:
1157         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
1158         case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_X:
1159                 rvoff = rv_offset(i, off, ctx);
1160                 if (!is64) {
1161                         s = ctx->ninsns;
1162                         if (is_signed_bpf_cond(BPF_OP(code)))
1163                                 emit_sext_32_rd_rs(&rd, &rs, ctx);
1164                         else
1165                                 emit_zext_32_rd_rs(&rd, &rs, ctx);
1166                         e = ctx->ninsns;
1167
1168                         /* Adjust for extra insns */
1169                         rvoff -= (e - s) << 2;
1170                 }
1171
1172                 if (BPF_OP(code) == BPF_JSET) {
1173                         /* Adjust for and */
1174                         rvoff -= 4;
1175                         emit(rv_and(RV_REG_T1, rd, rs), ctx);
1176                         emit_branch(BPF_JNE, RV_REG_T1, RV_REG_ZERO, rvoff,
1177                                     ctx);
1178                 } else {
1179                         emit_branch(BPF_OP(code), rd, rs, rvoff, ctx);
1180                 }
1181                 break;
1182
1183         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
1184         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
1185         case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_K:
1186         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
1187         case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_K:
1188         case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_K:
1189         case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_K:
1190         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
1191         case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_K:
1192         case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_K:
1193         case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_K:
1194         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
1195         case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_K:
1196         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
1197         case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_K:
1198         case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_K:
1199         case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_K:
1200         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
1201         case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_K:
1202         case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_K:
1203         case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_K:
1204         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
1205         case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_K:
1206                 rvoff = rv_offset(i, off, ctx);
1207                 s = ctx->ninsns;
1208                 emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1209                 if (!is64) {
1210                         if (is_signed_bpf_cond(BPF_OP(code)))
1211                                 emit_sext_32_rd(&rd, ctx);
1212                         else
1213                                 emit_zext_32_rd_t1(&rd, ctx);
1214                 }
1215                 e = ctx->ninsns;
1216
1217                 /* Adjust for extra insns */
1218                 rvoff -= (e - s) << 2;
1219
1220                 if (BPF_OP(code) == BPF_JSET) {
1221                         /* Adjust for and */
1222                         rvoff -= 4;
1223                         emit(rv_and(RV_REG_T1, rd, RV_REG_T1), ctx);
1224                         emit_branch(BPF_JNE, RV_REG_T1, RV_REG_ZERO, rvoff,
1225                                     ctx);
1226                 } else {
1227                         emit_branch(BPF_OP(code), rd, RV_REG_T1, rvoff, ctx);
1228                 }
1229                 break;
1230
1231         /* function call */
1232         case BPF_JMP | BPF_CALL:
1233         {
1234                 bool fixed;
1235                 int ret;
1236                 u64 addr;
1237
1238                 mark_call(ctx);
1239                 ret = bpf_jit_get_func_addr(ctx->prog, insn, extra_pass, &addr,
1240                                             &fixed);
1241                 if (ret < 0)
1242                         return ret;
1243                 ret = emit_call(fixed, addr, ctx);
1244                 if (ret)
1245                         return ret;
1246                 break;
1247         }
1248         /* tail call */
1249         case BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL:
1250                 if (emit_bpf_tail_call(i, ctx))
1251                         return -1;
1252                 break;
1253
1254         /* function return */
1255         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
1256                 if (i == ctx->prog->len - 1)
1257                         break;
1258
1259                 rvoff = epilogue_offset(ctx);
1260                 emit_jump_and_link(RV_REG_ZERO, rvoff, false, ctx);
1261                 break;
1262
1263         /* dst = imm64 */
1264         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
1265         {
1266                 struct bpf_insn insn1 = insn[1];
1267                 u64 imm64;
1268
1269                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
1270                 emit_imm(rd, imm64, ctx);
1271                 return 1;
1272         }
1273
1274         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
1275         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
1276                 if (is_12b_int(off)) {
1277                         emit(rv_lbu(rd, off, rs), ctx);
1278                         break;
1279                 }
1280
1281                 emit_imm(RV_REG_T1, off, ctx);
1282                 emit(rv_add(RV_REG_T1, RV_REG_T1, rs), ctx);
1283                 emit(rv_lbu(rd, 0, RV_REG_T1), ctx);
1284                 if (insn_is_zext(&insn[1]))
1285                         return 1;
1286                 break;
1287         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
1288                 if (is_12b_int(off)) {
1289                         emit(rv_lhu(rd, off, rs), ctx);
1290                         break;
1291                 }
1292
1293                 emit_imm(RV_REG_T1, off, ctx);
1294                 emit(rv_add(RV_REG_T1, RV_REG_T1, rs), ctx);
1295                 emit(rv_lhu(rd, 0, RV_REG_T1), ctx);
1296                 if (insn_is_zext(&insn[1]))
1297                         return 1;
1298                 break;
1299         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
1300                 if (is_12b_int(off)) {
1301                         emit(rv_lwu(rd, off, rs), ctx);
1302                         break;
1303                 }
1304
1305                 emit_imm(RV_REG_T1, off, ctx);
1306                 emit(rv_add(RV_REG_T1, RV_REG_T1, rs), ctx);
1307                 emit(rv_lwu(rd, 0, RV_REG_T1), ctx);
1308                 if (insn_is_zext(&insn[1]))
1309                         return 1;
1310                 break;
1311         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
1312                 if (is_12b_int(off)) {
1313                         emit(rv_ld(rd, off, rs), ctx);
1314                         break;
1315                 }
1316
1317                 emit_imm(RV_REG_T1, off, ctx);
1318                 emit(rv_add(RV_REG_T1, RV_REG_T1, rs), ctx);
1319                 emit(rv_ld(rd, 0, RV_REG_T1), ctx);
1320                 break;
1321
1322         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
1323         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
1324                 emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1325                 if (is_12b_int(off)) {
1326                         emit(rv_sb(rd, off, RV_REG_T1), ctx);
1327                         break;
1328                 }
1329
1330                 emit_imm(RV_REG_T2, off, ctx);
1331                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, rd), ctx);
1332                 emit(rv_sb(RV_REG_T2, 0, RV_REG_T1), ctx);
1333                 break;
1334
1335         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
1336                 emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1337                 if (is_12b_int(off)) {
1338                         emit(rv_sh(rd, off, RV_REG_T1), ctx);
1339                         break;
1340                 }
1341
1342                 emit_imm(RV_REG_T2, off, ctx);
1343                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, rd), ctx);
1344                 emit(rv_sh(RV_REG_T2, 0, RV_REG_T1), ctx);
1345                 break;
1346         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
1347                 emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1348                 if (is_12b_int(off)) {
1349                         emit(rv_sw(rd, off, RV_REG_T1), ctx);
1350                         break;
1351                 }
1352
1353                 emit_imm(RV_REG_T2, off, ctx);
1354                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, rd), ctx);
1355                 emit(rv_sw(RV_REG_T2, 0, RV_REG_T1), ctx);
1356                 break;
1357         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
1358                 emit_imm(RV_REG_T1, imm, ctx);
1359                 if (is_12b_int(off)) {
1360                         emit(rv_sd(rd, off, RV_REG_T1), ctx);
1361                         break;
1362                 }
1363
1364                 emit_imm(RV_REG_T2, off, ctx);
1365                 emit(rv_add(RV_REG_T2, RV_REG_T2, rd), ctx);
1366                 emit(rv_sd(RV_REG_T2, 0, RV_REG_T1), ctx);
1367                 break;
1368
1369         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
1370         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
1371                 if (is_12b_int(off)) {
1372                         emit(rv_sb(rd, off, rs), ctx);
1373                         break;
1374                 }
1375
1376                 emit_imm(RV_REG_T1, off, ctx);
1377                 emit(rv_add(RV_REG_T1, RV_REG_T1, rd), ctx);
1378                 emit(rv_sb(RV_REG_T1, 0, rs), ctx);
1379                 break;
1380         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
1381                 if (is_12b_int(off)) {
1382                         emit(rv_sh(rd, off, rs), ctx);
1383                         break;
1384                 }
1385
1386                 emit_imm(RV_REG_T1, off, ctx);
1387                 emit(rv_add(RV_REG_T1, RV_REG_T1, rd), ctx);
1388                 emit(rv_sh(RV_REG_T1, 0, rs), ctx);
1389                 break;
1390         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
1391                 if (is_12b_int(off)) {
1392                         emit(rv_sw(rd, off, rs), ctx);
1393                         break;
1394                 }
1395
1396                 emit_imm(RV_REG_T1, off, ctx);
1397                 emit(rv_add(RV_REG_T1, RV_REG_T1, rd), ctx);
1398                 emit(rv_sw(RV_REG_T1, 0, rs), ctx);
1399                 break;
1400         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
1401                 if (is_12b_int(off)) {
1402                         emit(rv_sd(rd, off, rs), ctx);
1403                         break;
1404                 }
1405
1406                 emit_imm(RV_REG_T1, off, ctx);
1407                 emit(rv_add(RV_REG_T1, RV_REG_T1, rd), ctx);
1408                 emit(rv_sd(RV_REG_T1, 0, rs), ctx);
1409                 break;
1410         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
1411         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
1412         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
1413         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
1414                 if (off) {
1415                         if (is_12b_int(off)) {
1416                                 emit(rv_addi(RV_REG_T1, rd, off), ctx);
1417                         } else {
1418                                 emit_imm(RV_REG_T1, off, ctx);
1419                                 emit(rv_add(RV_REG_T1, RV_REG_T1, rd), ctx);
1420                         }
1421
1422                         rd = RV_REG_T1;
1423                 }
1424
1425                 emit(BPF_SIZE(code) == BPF_W ?
1426                      rv_amoadd_w(RV_REG_ZERO, rs, rd, 0, 0) :
1427                      rv_amoadd_d(RV_REG_ZERO, rs, rd, 0, 0), ctx);
1428                 break;
1429         default:
1430                 pr_err("bpf-jit: unknown opcode %02x\n", code);
1431                 return -EINVAL;
1432         }
1433
1434         return 0;
1435 }
1436
1437 static void build_prologue(struct rv_jit_context *ctx)
1438 {
1439         int stack_adjust = 0, store_offset, bpf_stack_adjust;
1440
1441         bpf_stack_adjust = round_up(ctx->prog->aux->stack_depth, 16);
1442         if (bpf_stack_adjust)
1443                 mark_fp(ctx);
1444
1445         if (seen_reg(RV_REG_RA, ctx))
1446                 stack_adjust += 8;
1447         stack_adjust += 8; /* RV_REG_FP */
1448         if (seen_reg(RV_REG_S1, ctx))
1449                 stack_adjust += 8;
1450         if (seen_reg(RV_REG_S2, ctx))
1451                 stack_adjust += 8;
1452         if (seen_reg(RV_REG_S3, ctx))
1453                 stack_adjust += 8;
1454         if (seen_reg(RV_REG_S4, ctx))
1455                 stack_adjust += 8;
1456         if (seen_reg(RV_REG_S5, ctx))
1457                 stack_adjust += 8;
1458         if (seen_reg(RV_REG_S6, ctx))
1459                 stack_adjust += 8;
1460
1461         stack_adjust = round_up(stack_adjust, 16);
1462         stack_adjust += bpf_stack_adjust;
1463
1464         store_offset = stack_adjust - 8;
1465
1466         /* First instruction is always setting the tail-call-counter
1467          * (TCC) register. This instruction is skipped for tail calls.
1468          */
1469         emit(rv_addi(RV_REG_TCC, RV_REG_ZERO, MAX_TAIL_CALL_CNT), ctx);
1470
1471         emit(rv_addi(RV_REG_SP, RV_REG_SP, -stack_adjust), ctx);
1472
1473         if (seen_reg(RV_REG_RA, ctx)) {
1474                 emit(rv_sd(RV_REG_SP, store_offset, RV_REG_RA), ctx);
1475                 store_offset -= 8;
1476         }
1477         emit(rv_sd(RV_REG_SP, store_offset, RV_REG_FP), ctx);
1478         store_offset -= 8;
1479         if (seen_reg(RV_REG_S1, ctx)) {
1480                 emit(rv_sd(RV_REG_SP, store_offset, RV_REG_S1), ctx);
1481                 store_offset -= 8;
1482         }
1483         if (seen_reg(RV_REG_S2, ctx)) {
1484                 emit(rv_sd(RV_REG_SP, store_offset, RV_REG_S2), ctx);
1485                 store_offset -= 8;
1486         }
1487         if (seen_reg(RV_REG_S3, ctx)) {
1488                 emit(rv_sd(RV_REG_SP, store_offset, RV_REG_S3), ctx);
1489                 store_offset -= 8;
1490         }
1491         if (seen_reg(RV_REG_S4, ctx)) {
1492                 emit(rv_sd(RV_REG_SP, store_offset, RV_REG_S4), ctx);
1493                 store_offset -= 8;
1494         }
1495         if (seen_reg(RV_REG_S5, ctx)) {
1496                 emit(rv_sd(RV_REG_SP, store_offset, RV_REG_S5), ctx);
1497                 store_offset -= 8;
1498         }
1499         if (seen_reg(RV_REG_S6, ctx)) {
1500                 emit(rv_sd(RV_REG_SP, store_offset, RV_REG_S6), ctx);
1501                 store_offset -= 8;
1502         }
1503
1504         emit(rv_addi(RV_REG_FP, RV_REG_SP, stack_adjust), ctx);
1505
1506         if (bpf_stack_adjust)
1507                 emit(rv_addi(RV_REG_S5, RV_REG_SP, bpf_stack_adjust), ctx);
1508
1509         /* Program contains calls and tail calls, so RV_REG_TCC need
1510          * to be saved across calls.
1511          */
1512         if (seen_tail_call(ctx) && seen_call(ctx))
1513                 emit(rv_addi(RV_REG_TCC_SAVED, RV_REG_TCC, 0), ctx);
1514
1515         ctx->stack_size = stack_adjust;
1516 }
1517
1518 static void build_epilogue(struct rv_jit_context *ctx)
1519 {
1520         __build_epilogue(false, ctx);
1521 }
1522
1523 static int build_body(struct rv_jit_context *ctx, bool extra_pass, int *offset)
1524 {
1525         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
1526         int i;
1527
1528         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
1529                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
1530                 int ret;
1531
1532                 ret = emit_insn(insn, ctx, extra_pass);
1533                 if (ret > 0) {
1534                         i++;
1535                         if (offset)
1536                                 offset[i] = ctx->ninsns;
1537                         continue;
1538                 }
1539                 if (offset)
1540                         offset[i] = ctx->ninsns;
1541                 if (ret)
1542                         return ret;
1543         }
1544         return 0;
1545 }
1546
1547 static void bpf_fill_ill_insns(void *area, unsigned int size)
1548 {
1549         memset(area, 0, size);
1550 }
1551
1552 static void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
1553 {
1554         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
1555 }
1556
1557 bool bpf_jit_needs_zext(void)
1558 {
1559         return true;
1560 }
1561
1562 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
1563 {
1564         bool tmp_blinded = false, extra_pass = false;
1565         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
1566         int pass = 0, prev_ninsns = 0, i;
1567         struct rv_jit_data *jit_data;
1568         unsigned int image_size = 0;
1569         struct rv_jit_context *ctx;
1570
1571         if (!prog->jit_requested)
1572                 return orig_prog;
1573
1574         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
1575         if (IS_ERR(tmp))
1576                 return orig_prog;
1577         if (tmp != prog) {
1578                 tmp_blinded = true;
1579                 prog = tmp;
1580         }
1581
1582         jit_data = prog->aux->jit_data;
1583         if (!jit_data) {
1584                 jit_data = kzalloc(sizeof(*jit_data), GFP_KERNEL);
1585                 if (!jit_data) {
1586                         prog = orig_prog;
1587                         goto out;
1588                 }
1589                 prog->aux->jit_data = jit_data;
1590         }
1591
1592         ctx = &jit_data->ctx;
1593
1594         if (ctx->offset) {
1595                 extra_pass = true;
1596                 image_size = sizeof(u32) * ctx->ninsns;
1597                 goto skip_init_ctx;
1598         }
1599
1600         ctx->prog = prog;
1601         ctx->offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
1602         if (!ctx->offset) {
1603                 prog = orig_prog;
1604                 goto out_offset;
1605         }
1606         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
1607                 prev_ninsns += 32;
1608                 ctx->offset[i] = prev_ninsns;
1609         }
1610
1611         for (i = 0; i < 16; i++) {
1612                 pass++;
1613                 ctx->ninsns = 0;
1614                 if (build_body(ctx, extra_pass, ctx->offset)) {
1615                         prog = orig_prog;
1616                         goto out_offset;
1617                 }
1618                 build_prologue(ctx);
1619                 ctx->epilogue_offset = ctx->ninsns;
1620                 build_epilogue(ctx);
1621
1622                 if (ctx->ninsns == prev_ninsns) {
1623                         if (jit_data->header)
1624                                 break;
1625
1626                         image_size = sizeof(u32) * ctx->ninsns;
1627                         jit_data->header =
1628                                 bpf_jit_binary_alloc(image_size,
1629                                                      &jit_data->image,
1630                                                      sizeof(u32),
1631                                                      bpf_fill_ill_insns);
1632                         if (!jit_data->header) {
1633                                 prog = orig_prog;
1634                                 goto out_offset;
1635                         }
1636
1637                         ctx->insns = (u32 *)jit_data->image;
1638                         /* Now, when the image is allocated, the image
1639                          * can potentially shrink more (auipc/jalr ->
1640                          * jal).
1641                          */
1642                 }
1643                 prev_ninsns = ctx->ninsns;
1644         }
1645
1646         if (i == 16) {
1647                 pr_err("bpf-jit: image did not converge in <%d passes!\n", i);
1648                 bpf_jit_binary_free(jit_data->header);
1649                 prog = orig_prog;
1650                 goto out_offset;
1651         }
1652
1653 skip_init_ctx:
1654         pass++;
1655         ctx->ninsns = 0;
1656
1657         build_prologue(ctx);
1658         if (build_body(ctx, extra_pass, NULL)) {
1659                 bpf_jit_binary_free(jit_data->header);
1660                 prog = orig_prog;
1661                 goto out_offset;
1662         }
1663         build_epilogue(ctx);
1664
1665         if (bpf_jit_enable > 1)
1666                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, pass, ctx->insns);
1667
1668         prog->bpf_func = (void *)ctx->insns;
1669         prog->jited = 1;
1670         prog->jited_len = image_size;
1671
1672         bpf_flush_icache(jit_data->header, ctx->insns + ctx->ninsns);
1673
1674         if (!prog->is_func || extra_pass) {
1675 out_offset:
1676                 kfree(ctx->offset);
1677                 kfree(jit_data);
1678                 prog->aux->jit_data = NULL;
1679         }
1680 out:
1681         if (tmp_blinded)
1682                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
1683                                            tmp : orig_prog);
1684         return prog;
1685 }
1686
1687 void *bpf_jit_alloc_exec(unsigned long size)
1688 {
1689         return __vmalloc_node_range(size, PAGE_SIZE, BPF_JIT_REGION_START,
1690                                     BPF_JIT_REGION_END, GFP_KERNEL,
1691                                     PAGE_KERNEL_EXEC, 0, NUMA_NO_NODE,
1692                                     __builtin_return_address(0));
1693 }
1694
1695 void bpf_jit_free_exec(void *addr)
1696 {
1697         return vfree(addr);
1698 }