arch/x86/net/bpf_jit_comp.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * bpf_jit_comp.c: BPF JIT compiler
   4  *
   5  * Copyright (C) 2011-2013 Eric Dumazet (eric.dumazet@gmail.com)
   6  * Internal BPF Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   7  */
   8 #include <linux/netdevice.h>
   9 #include <linux/filter.h>
  10 #include <linux/if_vlan.h>
  11 #include <linux/bpf.h>
  12 #include <linux/memory.h>
  13 #include <linux/sort.h>
  14 #include <asm/extable.h>
  15 #include <asm/set_memory.h>
  16 #include <asm/nospec-branch.h>
  17 #include <asm/text-patching.h>
  18 #include <asm/asm-prototypes.h>
  19
  20 static u8 *emit_code(u8 *ptr, u32 bytes, unsigned int len)
  21 {
  22         if (len == 1)
  23                 *ptr = bytes;
  24         else if (len == 2)
  25                 *(u16 *)ptr = bytes;
  26         else {
  27                 *(u32 *)ptr = bytes;
  28                 barrier();
  29         }
  30         return ptr + len;
  31 }
  32
  33 #define EMIT(bytes, len) \
  34         do { prog = emit_code(prog, bytes, len); cnt += len; } while (0)
  35
  36 #define EMIT1(b1)               EMIT(b1, 1)
  37 #define EMIT2(b1, b2)           EMIT((b1) + ((b2) << 8), 2)
  38 #define EMIT3(b1, b2, b3)       EMIT((b1) + ((b2) << 8) + ((b3) << 16), 3)
  39 #define EMIT4(b1, b2, b3, b4)   EMIT((b1) + ((b2) << 8) + ((b3) << 16) + ((b4) << 24), 4)
  40
  41 #define EMIT1_off32(b1, off) \
  42         do { EMIT1(b1); EMIT(off, 4); } while (0)
  43 #define EMIT2_off32(b1, b2, off) \
  44         do { EMIT2(b1, b2); EMIT(off, 4); } while (0)
  45 #define EMIT3_off32(b1, b2, b3, off) \
  46         do { EMIT3(b1, b2, b3); EMIT(off, 4); } while (0)
  47 #define EMIT4_off32(b1, b2, b3, b4, off) \
  48         do { EMIT4(b1, b2, b3, b4); EMIT(off, 4); } while (0)
  49
  50 static bool is_imm8(int value)
  51 {
  52         return value <= 127 && value >= -128;
  53 }
  54
  55 static bool is_simm32(s64 value)
  56 {
  57         return value == (s64)(s32)value;
  58 }
  59
  60 static bool is_uimm32(u64 value)
  61 {
  62         return value == (u64)(u32)value;
  63 }
  64
  65 /* mov dst, src */
  66 #define EMIT_mov(DST, SRC)                                                               \
  67         do {                                                                             \
  68                 if (DST != SRC)                                                          \
  69                         EMIT3(add_2mod(0x48, DST, SRC), 0x89, add_2reg(0xC0, DST, SRC)); \
  70         } while (0)
  71
  72 static int bpf_size_to_x86_bytes(int bpf_size)
  73 {
  74         if (bpf_size == BPF_W)
  75                 return 4;
  76         else if (bpf_size == BPF_H)
  77                 return 2;
  78         else if (bpf_size == BPF_B)
  79                 return 1;
  80         else if (bpf_size == BPF_DW)
  81                 return 4; /* imm32 */
  82         else
  83                 return 0;
  84 }
  85
  86 /*
  87  * List of x86 cond jumps opcodes (. + s8)
  88  * Add 0x10 (and an extra 0x0f) to generate far jumps (. + s32)
  89  */
  90 #define X86_JB  0x72
  91 #define X86_JAE 0x73
  92 #define X86_JE  0x74
  93 #define X86_JNE 0x75
  94 #define X86_JBE 0x76
  95 #define X86_JA  0x77
  96 #define X86_JL  0x7C
  97 #define X86_JGE 0x7D
  98 #define X86_JLE 0x7E
  99 #define X86_JG  0x7F
 100
 101 /* Pick a register outside of BPF range for JIT internal work */
 102 #define AUX_REG (MAX_BPF_JIT_REG + 1)
 103 #define X86_REG_R9 (MAX_BPF_JIT_REG + 2)
 104
 105 /*
 106  * The following table maps BPF registers to x86-64 registers.
 107  *
 108  * x86-64 register R12 is unused, since if used as base address
 109  * register in load/store instructions, it always needs an
 110  * extra byte of encoding and is callee saved.
 111  *
 112  * x86-64 register R9 is not used by BPF programs, but can be used by BPF
 113  * trampoline. x86-64 register R10 is used for blinding (if enabled).
 114  */
 115 static const int reg2hex[] = {
 116         [BPF_REG_0] = 0,  /* RAX */
 117         [BPF_REG_1] = 7,  /* RDI */
 118         [BPF_REG_2] = 6,  /* RSI */
 119         [BPF_REG_3] = 2,  /* RDX */
 120         [BPF_REG_4] = 1,  /* RCX */
 121         [BPF_REG_5] = 0,  /* R8  */
 122         [BPF_REG_6] = 3,  /* RBX callee saved */
 123         [BPF_REG_7] = 5,  /* R13 callee saved */
 124         [BPF_REG_8] = 6,  /* R14 callee saved */
 125         [BPF_REG_9] = 7,  /* R15 callee saved */
 126         [BPF_REG_FP] = 5, /* RBP readonly */
 127         [BPF_REG_AX] = 2, /* R10 temp register */
 128         [AUX_REG] = 3,    /* R11 temp register */
 129         [X86_REG_R9] = 1, /* R9 register, 6th function argument */
 130 };
 131
 132 static const int reg2pt_regs[] = {
 133         [BPF_REG_0] = offsetof(struct pt_regs, ax),
 134         [BPF_REG_1] = offsetof(struct pt_regs, di),
 135         [BPF_REG_2] = offsetof(struct pt_regs, si),
 136         [BPF_REG_3] = offsetof(struct pt_regs, dx),
 137         [BPF_REG_4] = offsetof(struct pt_regs, cx),
 138         [BPF_REG_5] = offsetof(struct pt_regs, r8),
 139         [BPF_REG_6] = offsetof(struct pt_regs, bx),
 140         [BPF_REG_7] = offsetof(struct pt_regs, r13),
 141         [BPF_REG_8] = offsetof(struct pt_regs, r14),
 142         [BPF_REG_9] = offsetof(struct pt_regs, r15),
 143 };
 144
 145 /*
 146  * is_ereg() == true if BPF register 'reg' maps to x86-64 r8..r15
 147  * which need extra byte of encoding.
 148  * rax,rcx,...,rbp have simpler encoding
 149  */
 150 static bool is_ereg(u32 reg)
 151 {
 152         return (1 << reg) & (BIT(BPF_REG_5) |
 153                              BIT(AUX_REG) |
 154                              BIT(BPF_REG_7) |
 155                              BIT(BPF_REG_8) |
 156                              BIT(BPF_REG_9) |
 157                              BIT(X86_REG_R9) |
 158                              BIT(BPF_REG_AX));
 159 }
 160
 161 /*
 162  * is_ereg_8l() == true if BPF register 'reg' is mapped to access x86-64
 163  * lower 8-bit registers dil,sil,bpl,spl,r8b..r15b, which need extra byte
 164  * of encoding. al,cl,dl,bl have simpler encoding.
 165  */
 166 static bool is_ereg_8l(u32 reg)
 167 {
 168         return is_ereg(reg) ||
 169             (1 << reg) & (BIT(BPF_REG_1) |
 170                           BIT(BPF_REG_2) |
 171                           BIT(BPF_REG_FP));
 172 }
 173
 174 static bool is_axreg(u32 reg)
 175 {
 176         return reg == BPF_REG_0;
 177 }
 178
 179 /* Add modifiers if 'reg' maps to x86-64 registers R8..R15 */
 180 static u8 add_1mod(u8 byte, u32 reg)
 181 {
 182         if (is_ereg(reg))
 183                 byte |= 1;
 184         return byte;
 185 }
 186
 187 static u8 add_2mod(u8 byte, u32 r1, u32 r2)
 188 {
 189         if (is_ereg(r1))
 190                 byte |= 1;
 191         if (is_ereg(r2))
 192                 byte |= 4;
 193         return byte;
 194 }
 195
 196 /* Encode 'dst_reg' register into x86-64 opcode 'byte' */
 197 static u8 add_1reg(u8 byte, u32 dst_reg)
 198 {
 199         return byte + reg2hex[dst_reg];
 200 }
 201
 202 /* Encode 'dst_reg' and 'src_reg' registers into x86-64 opcode 'byte' */
 203 static u8 add_2reg(u8 byte, u32 dst_reg, u32 src_reg)
 204 {
 205         return byte + reg2hex[dst_reg] + (reg2hex[src_reg] << 3);
 206 }
 207
 208 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 209 {
 210         /* Fill whole space with INT3 instructions */
 211         memset(area, 0xcc, size);
 212 }
 213
 214 struct jit_context {
 215         int cleanup_addr; /* Epilogue code offset */
 216 };
 217
 218 /* Maximum number of bytes emitted while JITing one eBPF insn */
 219 #define BPF_MAX_INSN_SIZE       128
 220 #define BPF_INSN_SAFETY         64
 221
 222 /* Number of bytes emit_patch() needs to generate instructions */
 223 #define X86_PATCH_SIZE          5
 224
 225 #define PROLOGUE_SIZE           25
 226
 227 /*
 228  * Emit x86-64 prologue code for BPF program and check its size.
 229  * bpf_tail_call helper will skip it while jumping into another program
 230  */
 231 static void emit_prologue(u8 **pprog, u32 stack_depth, bool ebpf_from_cbpf)
 232 {
 233         u8 *prog = *pprog;
 234         int cnt = X86_PATCH_SIZE;
 235
 236         /* BPF trampoline can be made to work without these nops,
 237          * but let's waste 5 bytes for now and optimize later
 238          */
 239         memcpy(prog, ideal_nops[NOP_ATOMIC5], cnt);
 240         prog += cnt;
 241         EMIT1(0x55);             /* push rbp */
 242         EMIT3(0x48, 0x89, 0xE5); /* mov rbp, rsp */
 243         /* sub rsp, rounded_stack_depth */
 244         EMIT3_off32(0x48, 0x81, 0xEC, round_up(stack_depth, 8));
 245         EMIT1(0x53);             /* push rbx */
 246         EMIT2(0x41, 0x55);       /* push r13 */
 247         EMIT2(0x41, 0x56);       /* push r14 */
 248         EMIT2(0x41, 0x57);       /* push r15 */
 249         if (!ebpf_from_cbpf) {
 250                 /* zero init tail_call_cnt */
 251                 EMIT2(0x6a, 0x00);
 252                 BUILD_BUG_ON(cnt != PROLOGUE_SIZE);
 253         }
 254         *pprog = prog;
 255 }
 256
 257 static int emit_patch(u8 **pprog, void *func, void *ip, u8 opcode)
 258 {
 259         u8 *prog = *pprog;
 260         int cnt = 0;
 261         s64 offset;
 262
 263         offset = func - (ip + X86_PATCH_SIZE);
 264         if (!is_simm32(offset)) {
 265                 pr_err("Target call %p is out of range\n", func);
 266                 return -ERANGE;
 267         }
 268         EMIT1_off32(opcode, offset);
 269         *pprog = prog;
 270         return 0;
 271 }
 272
 273 static int emit_call(u8 **pprog, void *func, void *ip)
 274 {
 275         return emit_patch(pprog, func, ip, 0xE8);
 276 }
 277
 278 static int emit_jump(u8 **pprog, void *func, void *ip)
 279 {
 280         return emit_patch(pprog, func, ip, 0xE9);
 281 }
 282
 283 static int __bpf_arch_text_poke(void *ip, enum bpf_text_poke_type t,
 284                                 void *old_addr, void *new_addr,
 285                                 const bool text_live)
 286 {
 287         const u8 *nop_insn = ideal_nops[NOP_ATOMIC5];
 288         u8 old_insn[X86_PATCH_SIZE];
 289         u8 new_insn[X86_PATCH_SIZE];
 290         u8 *prog;
 291         int ret;
 292
 293         memcpy(old_insn, nop_insn, X86_PATCH_SIZE);
 294         if (old_addr) {
 295                 prog = old_insn;
 296                 ret = t == BPF_MOD_CALL ?
 297                       emit_call(&prog, old_addr, ip) :
 298                       emit_jump(&prog, old_addr, ip);
 299                 if (ret)
 300                         return ret;
 301         }
 302
 303         memcpy(new_insn, nop_insn, X86_PATCH_SIZE);
 304         if (new_addr) {
 305                 prog = new_insn;
 306                 ret = t == BPF_MOD_CALL ?
 307                       emit_call(&prog, new_addr, ip) :
 308                       emit_jump(&prog, new_addr, ip);
 309                 if (ret)
 310                         return ret;
 311         }
 312
 313         ret = -EBUSY;
 314         mutex_lock(&text_mutex);
 315         if (memcmp(ip, old_insn, X86_PATCH_SIZE))
 316                 goto out;
 317         if (memcmp(ip, new_insn, X86_PATCH_SIZE)) {
 318                 if (text_live)
 319                         text_poke_bp(ip, new_insn, X86_PATCH_SIZE, NULL);
 320                 else
 321                         memcpy(ip, new_insn, X86_PATCH_SIZE);
 322         }
 323         ret = 0;
 324 out:
 325         mutex_unlock(&text_mutex);
 326         return ret;
 327 }
 328
 329 int bpf_arch_text_poke(void *ip, enum bpf_text_poke_type t,
 330                        void *old_addr, void *new_addr)
 331 {
 332         if (!is_kernel_text((long)ip) &&
 333             !is_bpf_text_address((long)ip))
 334                 /* BPF poking in modules is not supported */
 335                 return -EINVAL;
 336
 337         return __bpf_arch_text_poke(ip, t, old_addr, new_addr, true);
 338 }
 339
 340 /*
 341  * Generate the following code:
 342  *
 343  * ... bpf_tail_call(void *ctx, struct bpf_array *array, u64 index) ...
 344  *   if (index >= array->map.max_entries)
 345  *     goto out;
 346  *   if (++tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 347  *     goto out;
 348  *   prog = array->ptrs[index];
 349  *   if (prog == NULL)
 350  *     goto out;
 351  *   goto *(prog->bpf_func + prologue_size);
 352  * out:
 353  */
 354 static void emit_bpf_tail_call_indirect(u8 **pprog)
 355 {
 356         u8 *prog = *pprog;
 357         int label1, label2, label3;
 358         int cnt = 0;
 359
 360         /*
 361          * rdi - pointer to ctx
 362          * rsi - pointer to bpf_array
 363          * rdx - index in bpf_array
 364          */
 365
 366         /*
 367          * if (index >= array->map.max_entries)
 368          *      goto out;
 369          */
 370         EMIT2(0x89, 0xD2);                        /* mov edx, edx */
 371         EMIT3(0x39, 0x56,                         /* cmp dword ptr [rsi + 16], edx */
 372               offsetof(struct bpf_array, map.max_entries));
 373 #define OFFSET1 (41 + RETPOLINE_RAX_BPF_JIT_SIZE) /* Number of bytes to jump */
 374         EMIT2(X86_JBE, OFFSET1);                  /* jbe out */
 375         label1 = cnt;
 376
 377         /*
 378          * if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 379          *      goto out;
 380          */
 381         EMIT2_off32(0x8B, 0x85, -36 - MAX_BPF_STACK); /* mov eax, dword ptr [rbp - 548] */
 382         EMIT3(0x83, 0xF8, MAX_TAIL_CALL_CNT);     /* cmp eax, MAX_TAIL_CALL_CNT */
 383 #define OFFSET2 (30 + RETPOLINE_RAX_BPF_JIT_SIZE)
 384         EMIT2(X86_JA, OFFSET2);                   /* ja out */
 385         label2 = cnt;
 386         EMIT3(0x83, 0xC0, 0x01);                  /* add eax, 1 */
 387         EMIT2_off32(0x89, 0x85, -36 - MAX_BPF_STACK); /* mov dword ptr [rbp -548], eax */
 388
 389         /* prog = array->ptrs[index]; */
 390         EMIT4_off32(0x48, 0x8B, 0x84, 0xD6,       /* mov rax, [rsi + rdx * 8 + offsetof(...)] */
 391                     offsetof(struct bpf_array, ptrs));
 392
 393         /*
 394          * if (prog == NULL)
 395          *      goto out;
 396          */
 397         EMIT3(0x48, 0x85, 0xC0);                  /* test rax,rax */
 398 #define OFFSET3 (8 + RETPOLINE_RAX_BPF_JIT_SIZE)
 399         EMIT2(X86_JE, OFFSET3);                   /* je out */
 400         label3 = cnt;
 401
 402         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_size); */
 403         EMIT4(0x48, 0x8B, 0x40,                   /* mov rax, qword ptr [rax + 32] */
 404               offsetof(struct bpf_prog, bpf_func));
 405         EMIT4(0x48, 0x83, 0xC0, PROLOGUE_SIZE);   /* add rax, prologue_size */
 406
 407         /*
 408          * Wow we're ready to jump into next BPF program
 409          * rdi == ctx (1st arg)
 410          * rax == prog->bpf_func + prologue_size
 411          */
 412         RETPOLINE_RAX_BPF_JIT();
 413
 414         /* out: */
 415         BUILD_BUG_ON(cnt - label1 != OFFSET1);
 416         BUILD_BUG_ON(cnt - label2 != OFFSET2);
 417         BUILD_BUG_ON(cnt - label3 != OFFSET3);
 418         *pprog = prog;
 419 }
 420
 421 static void emit_bpf_tail_call_direct(struct bpf_jit_poke_descriptor *poke,
 422                                       u8 **pprog, int addr, u8 *image)
 423 {
 424         u8 *prog = *pprog;
 425         int cnt = 0;
 426
 427         /*
 428          * if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 429          *      goto out;
 430          */
 431         EMIT2_off32(0x8B, 0x85, -36 - MAX_BPF_STACK); /* mov eax, dword ptr [rbp - 548] */
 432         EMIT3(0x83, 0xF8, MAX_TAIL_CALL_CNT);         /* cmp eax, MAX_TAIL_CALL_CNT */
 433         EMIT2(X86_JA, 14);                            /* ja out */
 434         EMIT3(0x83, 0xC0, 0x01);                      /* add eax, 1 */
 435         EMIT2_off32(0x89, 0x85, -36 - MAX_BPF_STACK); /* mov dword ptr [rbp -548], eax */
 436
 437         poke->ip = image + (addr - X86_PATCH_SIZE);
 438         poke->adj_off = PROLOGUE_SIZE;
 439
 440         memcpy(prog, ideal_nops[NOP_ATOMIC5], X86_PATCH_SIZE);
 441         prog += X86_PATCH_SIZE;
 442         /* out: */
 443
 444         *pprog = prog;
 445 }
 446
 447 static void bpf_tail_call_direct_fixup(struct bpf_prog *prog)
 448 {
 449         struct bpf_jit_poke_descriptor *poke;
 450         struct bpf_array *array;
 451         struct bpf_prog *target;
 452         int i, ret;
 453
 454         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
 455                 poke = &prog->aux->poke_tab[i];
 456                 WARN_ON_ONCE(READ_ONCE(poke->ip_stable));
 457
 458                 if (poke->reason != BPF_POKE_REASON_TAIL_CALL)
 459                         continue;
 460
 461                 array = container_of(poke->tail_call.map, struct bpf_array, map);
 462                 mutex_lock(&array->aux->poke_mutex);
 463                 target = array->ptrs[poke->tail_call.key];
 464                 if (target) {
 465                         /* Plain memcpy is used when image is not live yet
 466                          * and still not locked as read-only. Once poke
 467                          * location is active (poke->ip_stable), any parallel
 468                          * bpf_arch_text_poke() might occur still on the
 469                          * read-write image until we finally locked it as
 470                          * read-only. Both modifications on the given image
 471                          * are under text_mutex to avoid interference.
 472                          */
 473                         ret = __bpf_arch_text_poke(poke->ip, BPF_MOD_JUMP, NULL,
 474                                                    (u8 *)target->bpf_func +
 475                                                    poke->adj_off, false);
 476                         BUG_ON(ret < 0);
 477                 }
 478                 WRITE_ONCE(poke->ip_stable, true);
 479                 mutex_unlock(&array->aux->poke_mutex);
 480         }
 481 }
 482
 483 static void emit_mov_imm32(u8 **pprog, bool sign_propagate,
 484                            u32 dst_reg, const u32 imm32)
 485 {
 486         u8 *prog = *pprog;
 487         u8 b1, b2, b3;
 488         int cnt = 0;
 489
 490         /*
 491          * Optimization: if imm32 is positive, use 'mov %eax, imm32'
 492          * (which zero-extends imm32) to save 2 bytes.
 493          */
 494         if (sign_propagate && (s32)imm32 < 0) {
 495                 /* 'mov %rax, imm32' sign extends imm32 */
 496                 b1 = add_1mod(0x48, dst_reg);
 497                 b2 = 0xC7;
 498                 b3 = 0xC0;
 499                 EMIT3_off32(b1, b2, add_1reg(b3, dst_reg), imm32);
 500                 goto done;
 501         }
 502
 503         /*
 504          * Optimization: if imm32 is zero, use 'xor %eax, %eax'
 505          * to save 3 bytes.
 506          */
 507         if (imm32 == 0) {
 508                 if (is_ereg(dst_reg))
 509                         EMIT1(add_2mod(0x40, dst_reg, dst_reg));
 510                 b2 = 0x31; /* xor */
 511                 b3 = 0xC0;
 512                 EMIT2(b2, add_2reg(b3, dst_reg, dst_reg));
 513                 goto done;
 514         }
 515
 516         /* mov %eax, imm32 */
 517         if (is_ereg(dst_reg))
 518                 EMIT1(add_1mod(0x40, dst_reg));
 519         EMIT1_off32(add_1reg(0xB8, dst_reg), imm32);
 520 done:
 521         *pprog = prog;
 522 }
 523
 524 static void emit_mov_imm64(u8 **pprog, u32 dst_reg,
 525                            const u32 imm32_hi, const u32 imm32_lo)
 526 {
 527         u8 *prog = *pprog;
 528         int cnt = 0;
 529
 530         if (is_uimm32(((u64)imm32_hi << 32) | (u32)imm32_lo)) {
 531                 /*
 532                  * For emitting plain u32, where sign bit must not be
 533                  * propagated LLVM tends to load imm64 over mov32
 534                  * directly, so save couple of bytes by just doing
 535                  * 'mov %eax, imm32' instead.
 536                  */
 537                 emit_mov_imm32(&prog, false, dst_reg, imm32_lo);
 538         } else {
 539                 /* movabsq %rax, imm64 */
 540                 EMIT2(add_1mod(0x48, dst_reg), add_1reg(0xB8, dst_reg));
 541                 EMIT(imm32_lo, 4);
 542                 EMIT(imm32_hi, 4);
 543         }
 544
 545         *pprog = prog;
 546 }
 547
 548 static void emit_mov_reg(u8 **pprog, bool is64, u32 dst_reg, u32 src_reg)
 549 {
 550         u8 *prog = *pprog;
 551         int cnt = 0;
 552
 553         if (is64) {
 554                 /* mov dst, src */
 555                 EMIT_mov(dst_reg, src_reg);
 556         } else {
 557                 /* mov32 dst, src */
 558                 if (is_ereg(dst_reg) || is_ereg(src_reg))
 559                         EMIT1(add_2mod(0x40, dst_reg, src_reg));
 560                 EMIT2(0x89, add_2reg(0xC0, dst_reg, src_reg));
 561         }
 562
 563         *pprog = prog;
 564 }
 565
 566 /* LDX: dst_reg = *(u8*)(src_reg + off) */
 567 static void emit_ldx(u8 **pprog, u32 size, u32 dst_reg, u32 src_reg, int off)
 568 {
 569         u8 *prog = *pprog;
 570         int cnt = 0;
 571
 572         switch (size) {
 573         case BPF_B:
 574                 /* Emit 'movzx rax, byte ptr [rax + off]' */
 575                 EMIT3(add_2mod(0x48, src_reg, dst_reg), 0x0F, 0xB6);
 576                 break;
 577         case BPF_H:
 578                 /* Emit 'movzx rax, word ptr [rax + off]' */
 579                 EMIT3(add_2mod(0x48, src_reg, dst_reg), 0x0F, 0xB7);
 580                 break;
 581         case BPF_W:
 582                 /* Emit 'mov eax, dword ptr [rax+0x14]' */
 583                 if (is_ereg(dst_reg) || is_ereg(src_reg))
 584                         EMIT2(add_2mod(0x40, src_reg, dst_reg), 0x8B);
 585                 else
 586                         EMIT1(0x8B);
 587                 break;
 588         case BPF_DW:
 589                 /* Emit 'mov rax, qword ptr [rax+0x14]' */
 590                 EMIT2(add_2mod(0x48, src_reg, dst_reg), 0x8B);
 591                 break;
 592         }
 593         /*
 594          * If insn->off == 0 we can save one extra byte, but
 595          * special case of x86 R13 which always needs an offset
 596          * is not worth the hassle
 597          */
 598         if (is_imm8(off))
 599                 EMIT2(add_2reg(0x40, src_reg, dst_reg), off);
 600         else
 601                 EMIT1_off32(add_2reg(0x80, src_reg, dst_reg), off);
 602         *pprog = prog;
 603 }
 604
 605 /* STX: *(u8*)(dst_reg + off) = src_reg */
 606 static void emit_stx(u8 **pprog, u32 size, u32 dst_reg, u32 src_reg, int off)
 607 {
 608         u8 *prog = *pprog;
 609         int cnt = 0;
 610
 611         switch (size) {
 612         case BPF_B:
 613                 /* Emit 'mov byte ptr [rax + off], al' */
 614                 if (is_ereg(dst_reg) || is_ereg_8l(src_reg))
 615                         /* Add extra byte for eregs or SIL,DIL,BPL in src_reg */
 616                         EMIT2(add_2mod(0x40, dst_reg, src_reg), 0x88);
 617                 else
 618                         EMIT1(0x88);
 619                 break;
 620         case BPF_H:
 621                 if (is_ereg(dst_reg) || is_ereg(src_reg))
 622                         EMIT3(0x66, add_2mod(0x40, dst_reg, src_reg), 0x89);
 623                 else
 624                         EMIT2(0x66, 0x89);
 625                 break;
 626         case BPF_W:
 627                 if (is_ereg(dst_reg) || is_ereg(src_reg))
 628                         EMIT2(add_2mod(0x40, dst_reg, src_reg), 0x89);
 629                 else
 630                         EMIT1(0x89);
 631                 break;
 632         case BPF_DW:
 633                 EMIT2(add_2mod(0x48, dst_reg, src_reg), 0x89);
 634                 break;
 635         }
 636         if (is_imm8(off))
 637                 EMIT2(add_2reg(0x40, dst_reg, src_reg), off);
 638         else
 639                 EMIT1_off32(add_2reg(0x80, dst_reg, src_reg), off);
 640         *pprog = prog;
 641 }
 642
 643 static bool ex_handler_bpf(const struct exception_table_entry *x,
 644                            struct pt_regs *regs, int trapnr,
 645                            unsigned long error_code, unsigned long fault_addr)
 646 {
 647         u32 reg = x->fixup >> 8;
 648
 649         /* jump over faulting load and clear dest register */
 650         *(unsigned long *)((void *)regs + reg) = 0;
 651         regs->ip += x->fixup & 0xff;
 652         return true;
 653 }
 654
 655 static int do_jit(struct bpf_prog *bpf_prog, int *addrs, u8 *image,
 656                   int oldproglen, struct jit_context *ctx)
 657 {
 658         struct bpf_insn *insn = bpf_prog->insnsi;
 659         int insn_cnt = bpf_prog->len;
 660         bool seen_exit = false;
 661         u8 temp[BPF_MAX_INSN_SIZE + BPF_INSN_SAFETY];
 662         int i, cnt = 0, excnt = 0;
 663         int proglen = 0;
 664         u8 *prog = temp;
 665
 666         emit_prologue(&prog, bpf_prog->aux->stack_depth,
 667                       bpf_prog_was_classic(bpf_prog));
 668         addrs[0] = prog - temp;
 669
 670         for (i = 1; i <= insn_cnt; i++, insn++) {
 671                 const s32 imm32 = insn->imm;
 672                 u32 dst_reg = insn->dst_reg;
 673                 u32 src_reg = insn->src_reg;
 674                 u8 b2 = 0, b3 = 0;
 675                 s64 jmp_offset;
 676                 u8 jmp_cond;
 677                 int ilen;
 678                 u8 *func;
 679
 680                 switch (insn->code) {
 681                         /* ALU */
 682                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 683                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 684                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 685                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 686                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 687                 case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 688                 case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 689                 case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 690                 case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 691                 case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 692                         switch (BPF_OP(insn->code)) {
 693                         case BPF_ADD: b2 = 0x01; break;
 694                         case BPF_SUB: b2 = 0x29; break;
 695                         case BPF_AND: b2 = 0x21; break;
 696                         case BPF_OR: b2 = 0x09; break;
 697                         case BPF_XOR: b2 = 0x31; break;
 698                         }
 699                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64)
 700                                 EMIT1(add_2mod(0x48, dst_reg, src_reg));
 701                         else if (is_ereg(dst_reg) || is_ereg(src_reg))
 702                                 EMIT1(add_2mod(0x40, dst_reg, src_reg));
 703                         EMIT2(b2, add_2reg(0xC0, dst_reg, src_reg));
 704                         break;
 705
 706                 case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 707                 case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 708                         emit_mov_reg(&prog,
 709                                      BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64,
 710                                      dst_reg, src_reg);
 711                         break;
 712
 713                         /* neg dst */
 714                 case BPF_ALU | BPF_NEG:
 715                 case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 716                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64)
 717                                 EMIT1(add_1mod(0x48, dst_reg));
 718                         else if (is_ereg(dst_reg))
 719                                 EMIT1(add_1mod(0x40, dst_reg));
 720                         EMIT2(0xF7, add_1reg(0xD8, dst_reg));
 721                         break;
 722
 723                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 724                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 725                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 726                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 727                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 728                 case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 729                 case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 730                 case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 731                 case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 732                 case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 733                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64)
 734                                 EMIT1(add_1mod(0x48, dst_reg));
 735                         else if (is_ereg(dst_reg))
 736                                 EMIT1(add_1mod(0x40, dst_reg));
 737
 738                         /*
 739                          * b3 holds 'normal' opcode, b2 short form only valid
 740                          * in case dst is eax/rax.
 741                          */
 742                         switch (BPF_OP(insn->code)) {
 743                         case BPF_ADD:
 744                                 b3 = 0xC0;
 745                                 b2 = 0x05;
 746                                 break;
 747                         case BPF_SUB:
 748                                 b3 = 0xE8;
 749                                 b2 = 0x2D;
 750                                 break;
 751                         case BPF_AND:
 752                                 b3 = 0xE0;
 753                                 b2 = 0x25;
 754                                 break;
 755                         case BPF_OR:
 756                                 b3 = 0xC8;
 757                                 b2 = 0x0D;
 758                                 break;
 759                         case BPF_XOR:
 760                                 b3 = 0xF0;
 761                                 b2 = 0x35;
 762                                 break;
 763                         }
 764
 765                         if (is_imm8(imm32))
 766                                 EMIT3(0x83, add_1reg(b3, dst_reg), imm32);
 767                         else if (is_axreg(dst_reg))
 768                                 EMIT1_off32(b2, imm32);
 769                         else
 770                                 EMIT2_off32(0x81, add_1reg(b3, dst_reg), imm32);
 771                         break;
 772
 773                 case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 774                 case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 775                         emit_mov_imm32(&prog, BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64,
 776                                        dst_reg, imm32);
 777                         break;
 778
 779                 case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 780                         emit_mov_imm64(&prog, dst_reg, insn[1].imm, insn[0].imm);
 781                         insn++;
 782                         i++;
 783                         break;
 784
 785                         /* dst %= src, dst /= src, dst %= imm32, dst /= imm32 */
 786                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 787                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 788                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 789                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 790                 case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 791                 case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 792                 case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 793                 case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 794                         EMIT1(0x50); /* push rax */
 795                         EMIT1(0x52); /* push rdx */
 796
 797                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 798                                 /* mov r11, src_reg */
 799                                 EMIT_mov(AUX_REG, src_reg);
 800                         else
 801                                 /* mov r11, imm32 */
 802                                 EMIT3_off32(0x49, 0xC7, 0xC3, imm32);
 803
 804                         /* mov rax, dst_reg */
 805                         EMIT_mov(BPF_REG_0, dst_reg);
 806
 807                         /*
 808                          * xor edx, edx
 809                          * equivalent to 'xor rdx, rdx', but one byte less
 810                          */
 811                         EMIT2(0x31, 0xd2);
 812
 813                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64)
 814                                 /* div r11 */
 815                                 EMIT3(0x49, 0xF7, 0xF3);
 816                         else
 817                                 /* div r11d */
 818                                 EMIT3(0x41, 0xF7, 0xF3);
 819
 820                         if (BPF_OP(insn->code) == BPF_MOD)
 821                                 /* mov r11, rdx */
 822                                 EMIT3(0x49, 0x89, 0xD3);
 823                         else
 824                                 /* mov r11, rax */
 825                                 EMIT3(0x49, 0x89, 0xC3);
 826
 827                         EMIT1(0x5A); /* pop rdx */
 828                         EMIT1(0x58); /* pop rax */
 829
 830                         /* mov dst_reg, r11 */
 831                         EMIT_mov(dst_reg, AUX_REG);
 832                         break;
 833
 834                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 835                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 836                 case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 837                 case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 838                 {
 839                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
 840
 841                         if (dst_reg != BPF_REG_0)
 842                                 EMIT1(0x50); /* push rax */
 843                         if (dst_reg != BPF_REG_3)
 844                                 EMIT1(0x52); /* push rdx */
 845
 846                         /* mov r11, dst_reg */
 847                         EMIT_mov(AUX_REG, dst_reg);
 848
 849                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 850                                 emit_mov_reg(&prog, is64, BPF_REG_0, src_reg);
 851                         else
 852                                 emit_mov_imm32(&prog, is64, BPF_REG_0, imm32);
 853
 854                         if (is64)
 855                                 EMIT1(add_1mod(0x48, AUX_REG));
 856                         else if (is_ereg(AUX_REG))
 857                                 EMIT1(add_1mod(0x40, AUX_REG));
 858                         /* mul(q) r11 */
 859                         EMIT2(0xF7, add_1reg(0xE0, AUX_REG));
 860
 861                         if (dst_reg != BPF_REG_3)
 862                                 EMIT1(0x5A); /* pop rdx */
 863                         if (dst_reg != BPF_REG_0) {
 864                                 /* mov dst_reg, rax */
 865                                 EMIT_mov(dst_reg, BPF_REG_0);
 866                                 EMIT1(0x58); /* pop rax */
 867                         }
 868                         break;
 869                 }
 870                         /* Shifts */
 871                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 872                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 873                 case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 874                 case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 875                 case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 876                 case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 877                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64)
 878                                 EMIT1(add_1mod(0x48, dst_reg));
 879                         else if (is_ereg(dst_reg))
 880                                 EMIT1(add_1mod(0x40, dst_reg));
 881
 882                         switch (BPF_OP(insn->code)) {
 883                         case BPF_LSH: b3 = 0xE0; break;
 884                         case BPF_RSH: b3 = 0xE8; break;
 885                         case BPF_ARSH: b3 = 0xF8; break;
 886                         }
 887
 888                         if (imm32 == 1)
 889                                 EMIT2(0xD1, add_1reg(b3, dst_reg));
 890                         else
 891                                 EMIT3(0xC1, add_1reg(b3, dst_reg), imm32);
 892                         break;
 893
 894                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 895                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 896                 case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 897                 case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 898                 case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 899                 case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 900
 901                         /* Check for bad case when dst_reg == rcx */
 902                         if (dst_reg == BPF_REG_4) {
 903                                 /* mov r11, dst_reg */
 904                                 EMIT_mov(AUX_REG, dst_reg);
 905                                 dst_reg = AUX_REG;
 906                         }
 907
 908                         if (src_reg != BPF_REG_4) { /* common case */
 909                                 EMIT1(0x51); /* push rcx */
 910
 911                                 /* mov rcx, src_reg */
 912                                 EMIT_mov(BPF_REG_4, src_reg);
 913                         }
 914
 915                         /* shl %rax, %cl | shr %rax, %cl | sar %rax, %cl */
 916                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64)
 917                                 EMIT1(add_1mod(0x48, dst_reg));
 918                         else if (is_ereg(dst_reg))
 919                                 EMIT1(add_1mod(0x40, dst_reg));
 920
 921                         switch (BPF_OP(insn->code)) {
 922                         case BPF_LSH: b3 = 0xE0; break;
 923                         case BPF_RSH: b3 = 0xE8; break;
 924                         case BPF_ARSH: b3 = 0xF8; break;
 925                         }
 926                         EMIT2(0xD3, add_1reg(b3, dst_reg));
 927
 928                         if (src_reg != BPF_REG_4)
 929                                 EMIT1(0x59); /* pop rcx */
 930
 931                         if (insn->dst_reg == BPF_REG_4)
 932                                 /* mov dst_reg, r11 */
 933                                 EMIT_mov(insn->dst_reg, AUX_REG);
 934                         break;
 935
 936                 case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 937                         switch (imm32) {
 938                         case 16:
 939                                 /* Emit 'ror %ax, 8' to swap lower 2 bytes */
 940                                 EMIT1(0x66);
 941                                 if (is_ereg(dst_reg))
 942                                         EMIT1(0x41);
 943                                 EMIT3(0xC1, add_1reg(0xC8, dst_reg), 8);
 944
 945                                 /* Emit 'movzwl eax, ax' */
 946                                 if (is_ereg(dst_reg))
 947                                         EMIT3(0x45, 0x0F, 0xB7);
 948                                 else
 949                                         EMIT2(0x0F, 0xB7);
 950                                 EMIT1(add_2reg(0xC0, dst_reg, dst_reg));
 951                                 break;
 952                         case 32:
 953                                 /* Emit 'bswap eax' to swap lower 4 bytes */
 954                                 if (is_ereg(dst_reg))
 955                                         EMIT2(0x41, 0x0F);
 956                                 else
 957                                         EMIT1(0x0F);
 958                                 EMIT1(add_1reg(0xC8, dst_reg));
 959                                 break;
 960                         case 64:
 961                                 /* Emit 'bswap rax' to swap 8 bytes */
 962                                 EMIT3(add_1mod(0x48, dst_reg), 0x0F,
 963                                       add_1reg(0xC8, dst_reg));
 964                                 break;
 965                         }
 966                         break;
 967
 968                 case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 969                         switch (imm32) {
 970                         case 16:
 971                                 /*
 972                                  * Emit 'movzwl eax, ax' to zero extend 16-bit
 973                                  * into 64 bit
 974                                  */
 975                                 if (is_ereg(dst_reg))
 976                                         EMIT3(0x45, 0x0F, 0xB7);
 977                                 else
 978                                         EMIT2(0x0F, 0xB7);
 979                                 EMIT1(add_2reg(0xC0, dst_reg, dst_reg));
 980                                 break;
 981                         case 32:
 982                                 /* Emit 'mov eax, eax' to clear upper 32-bits */
 983                                 if (is_ereg(dst_reg))
 984                                         EMIT1(0x45);
 985                                 EMIT2(0x89, add_2reg(0xC0, dst_reg, dst_reg));
 986                                 break;
 987                         case 64:
 988                                 /* nop */
 989                                 break;
 990                         }
 991                         break;
 992
 993                         /* ST: *(u8*)(dst_reg + off) = imm */
 994                 case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 995                         if (is_ereg(dst_reg))
 996                                 EMIT2(0x41, 0xC6);
 997                         else
 998                                 EMIT1(0xC6);
 999                         goto st;
1000                 case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
1001                         if (is_ereg(dst_reg))
1002                                 EMIT3(0x66, 0x41, 0xC7);
1003                         else
1004                                 EMIT2(0x66, 0xC7);
1005                         goto st;
1006                 case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
1007                         if (is_ereg(dst_reg))
1008                                 EMIT2(0x41, 0xC7);
1009                         else
1010                                 EMIT1(0xC7);
1011                         goto st;
1012                 case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
1013                         EMIT2(add_1mod(0x48, dst_reg), 0xC7);
1014
1015 st:                     if (is_imm8(insn->off))
1016                                 EMIT2(add_1reg(0x40, dst_reg), insn->off);
1017                         else
1018                                 EMIT1_off32(add_1reg(0x80, dst_reg), insn->off);
1019
1020                         EMIT(imm32, bpf_size_to_x86_bytes(BPF_SIZE(insn->code)));
1021                         break;
1022
1023                         /* STX: *(u8*)(dst_reg + off) = src_reg */
1024                 case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
1025                 case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
1026                 case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
1027                 case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
1028                         emit_stx(&prog, BPF_SIZE(insn->code), dst_reg, src_reg, insn->off);
1029                         break;
1030
1031                         /* LDX: dst_reg = *(u8*)(src_reg + off) */
1032                 case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
1033                 case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_B:
1034                 case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
1035                 case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_H:
1036                 case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
1037                 case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_W:
1038                 case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
1039                 case BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM | BPF_DW:
1040                         emit_ldx(&prog, BPF_SIZE(insn->code), dst_reg, src_reg, insn->off);
1041                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_PROBE_MEM) {
1042                                 struct exception_table_entry *ex;
1043                                 u8 *_insn = image + proglen;
1044                                 s64 delta;
1045
1046                                 if (!bpf_prog->aux->extable)
1047                                         break;
1048
1049                                 if (excnt >= bpf_prog->aux->num_exentries) {
1050                                         pr_err("ex gen bug\n");
1051                                         return -EFAULT;
1052                                 }
1053                                 ex = &bpf_prog->aux->extable[excnt++];
1054
1055                                 delta = _insn - (u8 *)&ex->insn;
1056                                 if (!is_simm32(delta)) {
1057                                         pr_err("extable->insn doesn't fit into 32-bit\n");
1058                                         return -EFAULT;
1059                                 }
1060                                 ex->insn = delta;
1061
1062                                 delta = (u8 *)ex_handler_bpf - (u8 *)&ex->handler;
1063                                 if (!is_simm32(delta)) {
1064                                         pr_err("extable->handler doesn't fit into 32-bit\n");
1065                                         return -EFAULT;
1066                                 }
1067                                 ex->handler = delta;
1068
1069                                 if (dst_reg > BPF_REG_9) {
1070                                         pr_err("verifier error\n");
1071                                         return -EFAULT;
1072                                 }
1073                                 /*
1074                                  * Compute size of x86 insn and its target dest x86 register.
1075                                  * ex_handler_bpf() will use lower 8 bits to adjust
1076                                  * pt_regs->ip to jump over this x86 instruction
1077                                  * and upper bits to figure out which pt_regs to zero out.
1078                                  * End result: x86 insn "mov rbx, qword ptr [rax+0x14]"
1079                                  * of 4 bytes will be ignored and rbx will be zero inited.
1080                                  */
1081                                 ex->fixup = (prog - temp) | (reg2pt_regs[dst_reg] << 8);
1082                         }
1083                         break;
1084
1085                         /* STX XADD: lock *(u32*)(dst_reg + off) += src_reg */
1086                 case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
1087                         /* Emit 'lock add dword ptr [rax + off], eax' */
1088                         if (is_ereg(dst_reg) || is_ereg(src_reg))
1089                                 EMIT3(0xF0, add_2mod(0x40, dst_reg, src_reg), 0x01);
1090                         else
1091                                 EMIT2(0xF0, 0x01);
1092                         goto xadd;
1093                 case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
1094                         EMIT3(0xF0, add_2mod(0x48, dst_reg, src_reg), 0x01);
1095 xadd:                   if (is_imm8(insn->off))
1096                                 EMIT2(add_2reg(0x40, dst_reg, src_reg), insn->off);
1097                         else
1098                                 EMIT1_off32(add_2reg(0x80, dst_reg, src_reg),
1099                                             insn->off);
1100                         break;
1101
1102                         /* call */
1103                 case BPF_JMP | BPF_CALL:
1104                         func = (u8 *) __bpf_call_base + imm32;
1105                         if (!imm32 || emit_call(&prog, func, image + addrs[i - 1]))
1106                                 return -EINVAL;
1107                         break;
1108
1109                 case BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL:
1110                         if (imm32)
1111                                 emit_bpf_tail_call_direct(&bpf_prog->aux->poke_tab[imm32 - 1],
1112                                                           &prog, addrs[i], image);
1113                         else
1114                                 emit_bpf_tail_call_indirect(&prog);
1115                         break;
1116
1117                         /* cond jump */
1118                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
1119                 case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
1120                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
1121                 case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_X:
1122                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
1123                 case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_X:
1124                 case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
1125                 case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_X:
1126                 case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
1127                 case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_X:
1128                 case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_X:
1129                 case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_X:
1130                 case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_X:
1131                 case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_X:
1132                 case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_X:
1133                 case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_X:
1134                 case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_X:
1135                 case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_X:
1136                 case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_X:
1137                 case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_X:
1138                         /* cmp dst_reg, src_reg */
1139                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP)
1140                                 EMIT1(add_2mod(0x48, dst_reg, src_reg));
1141                         else if (is_ereg(dst_reg) || is_ereg(src_reg))
1142                                 EMIT1(add_2mod(0x40, dst_reg, src_reg));
1143                         EMIT2(0x39, add_2reg(0xC0, dst_reg, src_reg));
1144                         goto emit_cond_jmp;
1145
1146                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
1147                 case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_X:
1148                         /* test dst_reg, src_reg */
1149                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP)
1150                                 EMIT1(add_2mod(0x48, dst_reg, src_reg));
1151                         else if (is_ereg(dst_reg) || is_ereg(src_reg))
1152                                 EMIT1(add_2mod(0x40, dst_reg, src_reg));
1153                         EMIT2(0x85, add_2reg(0xC0, dst_reg, src_reg));
1154                         goto emit_cond_jmp;
1155
1156                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
1157                 case BPF_JMP32 | BPF_JSET | BPF_K:
1158                         /* test dst_reg, imm32 */
1159                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP)
1160                                 EMIT1(add_1mod(0x48, dst_reg));
1161                         else if (is_ereg(dst_reg))
1162                                 EMIT1(add_1mod(0x40, dst_reg));
1163                         EMIT2_off32(0xF7, add_1reg(0xC0, dst_reg), imm32);
1164                         goto emit_cond_jmp;
1165
1166                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
1167                 case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
1168                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
1169                 case BPF_JMP | BPF_JLT | BPF_K:
1170                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
1171                 case BPF_JMP | BPF_JLE | BPF_K:
1172                 case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
1173                 case BPF_JMP | BPF_JSLT | BPF_K:
1174                 case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
1175                 case BPF_JMP | BPF_JSLE | BPF_K:
1176                 case BPF_JMP32 | BPF_JEQ | BPF_K:
1177                 case BPF_JMP32 | BPF_JNE | BPF_K:
1178                 case BPF_JMP32 | BPF_JGT | BPF_K:
1179                 case BPF_JMP32 | BPF_JLT | BPF_K:
1180                 case BPF_JMP32 | BPF_JGE | BPF_K:
1181                 case BPF_JMP32 | BPF_JLE | BPF_K:
1182                 case BPF_JMP32 | BPF_JSGT | BPF_K:
1183                 case BPF_JMP32 | BPF_JSLT | BPF_K:
1184                 case BPF_JMP32 | BPF_JSGE | BPF_K:
1185                 case BPF_JMP32 | BPF_JSLE | BPF_K:
1186                         /* test dst_reg, dst_reg to save one extra byte */
1187                         if (imm32 == 0) {
1188                                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP)
1189                                         EMIT1(add_2mod(0x48, dst_reg, dst_reg));
1190                                 else if (is_ereg(dst_reg))
1191                                         EMIT1(add_2mod(0x40, dst_reg, dst_reg));
1192                                 EMIT2(0x85, add_2reg(0xC0, dst_reg, dst_reg));
1193                                 goto emit_cond_jmp;
1194                         }
1195
1196                         /* cmp dst_reg, imm8/32 */
1197                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP)
1198                                 EMIT1(add_1mod(0x48, dst_reg));
1199                         else if (is_ereg(dst_reg))
1200                                 EMIT1(add_1mod(0x40, dst_reg));
1201
1202                         if (is_imm8(imm32))
1203                                 EMIT3(0x83, add_1reg(0xF8, dst_reg), imm32);
1204                         else
1205                                 EMIT2_off32(0x81, add_1reg(0xF8, dst_reg), imm32);
1206
1207 emit_cond_jmp:          /* Convert BPF opcode to x86 */
1208                         switch (BPF_OP(insn->code)) {
1209                         case BPF_JEQ:
1210                                 jmp_cond = X86_JE;
1211                                 break;
1212                         case BPF_JSET:
1213                         case BPF_JNE:
1214                                 jmp_cond = X86_JNE;
1215                                 break;
1216                         case BPF_JGT:
1217                                 /* GT is unsigned '>', JA in x86 */
1218                                 jmp_cond = X86_JA;
1219                                 break;
1220                         case BPF_JLT:
1221                                 /* LT is unsigned '<', JB in x86 */
1222                                 jmp_cond = X86_JB;
1223                                 break;
1224                         case BPF_JGE:
1225                                 /* GE is unsigned '>=', JAE in x86 */
1226                                 jmp_cond = X86_JAE;
1227                                 break;
1228                         case BPF_JLE:
1229                                 /* LE is unsigned '<=', JBE in x86 */
1230                                 jmp_cond = X86_JBE;
1231                                 break;
1232                         case BPF_JSGT:
1233                                 /* Signed '>', GT in x86 */
1234                                 jmp_cond = X86_JG;
1235                                 break;
1236                         case BPF_JSLT:
1237                                 /* Signed '<', LT in x86 */
1238                                 jmp_cond = X86_JL;
1239                                 break;
1240                         case BPF_JSGE:
1241                                 /* Signed '>=', GE in x86 */
1242                                 jmp_cond = X86_JGE;
1243                                 break;
1244                         case BPF_JSLE:
1245                                 /* Signed '<=', LE in x86 */
1246                                 jmp_cond = X86_JLE;
1247                                 break;
1248                         default: /* to silence GCC warning */
1249                                 return -EFAULT;
1250                         }
1251                         jmp_offset = addrs[i + insn->off] - addrs[i];
1252                         if (is_imm8(jmp_offset)) {
1253                                 EMIT2(jmp_cond, jmp_offset);
1254                         } else if (is_simm32(jmp_offset)) {
1255                                 EMIT2_off32(0x0F, jmp_cond + 0x10, jmp_offset);
1256                         } else {
1257                                 pr_err("cond_jmp gen bug %llx\n", jmp_offset);
1258                                 return -EFAULT;
1259                         }
1260
1261                         break;
1262
1263                 case BPF_JMP | BPF_JA:
1264                         if (insn->off == -1)
1265                                 /* -1 jmp instructions will always jump
1266                                  * backwards two bytes. Explicitly handling
1267                                  * this case avoids wasting too many passes
1268                                  * when there are long sequences of replaced
1269                                  * dead code.
1270                                  */
1271                                 jmp_offset = -2;
1272                         else
1273                                 jmp_offset = addrs[i + insn->off] - addrs[i];
1274
1275                         if (!jmp_offset)
1276                                 /* Optimize out nop jumps */
1277                                 break;
1278 emit_jmp:
1279                         if (is_imm8(jmp_offset)) {
1280                                 EMIT2(0xEB, jmp_offset);
1281                         } else if (is_simm32(jmp_offset)) {
1282                                 EMIT1_off32(0xE9, jmp_offset);
1283                         } else {
1284                                 pr_err("jmp gen bug %llx\n", jmp_offset);
1285                                 return -EFAULT;
1286                         }
1287                         break;
1288
1289                 case BPF_JMP | BPF_EXIT:
1290                         if (seen_exit) {
1291                                 jmp_offset = ctx->cleanup_addr - addrs[i];
1292                                 goto emit_jmp;
1293                         }
1294                         seen_exit = true;
1295                         /* Update cleanup_addr */
1296                         ctx->cleanup_addr = proglen;
1297                         if (!bpf_prog_was_classic(bpf_prog))
1298                                 EMIT1(0x5B); /* get rid of tail_call_cnt */
1299                         EMIT2(0x41, 0x5F);   /* pop r15 */
1300                         EMIT2(0x41, 0x5E);   /* pop r14 */
1301                         EMIT2(0x41, 0x5D);   /* pop r13 */
1302                         EMIT1(0x5B);         /* pop rbx */
1303                         EMIT1(0xC9);         /* leave */
1304                         EMIT1(0xC3);         /* ret */
1305                         break;
1306
1307                 default:
1308                         /*
1309                          * By design x86-64 JIT should support all BPF instructions.
1310                          * This error will be seen if new instruction was added
1311                          * to the interpreter, but not to the JIT, or if there is
1312                          * junk in bpf_prog.
1313                          */
1314                         pr_err("bpf_jit: unknown opcode %02x\n", insn->code);
1315                         return -EINVAL;
1316                 }
1317
1318                 ilen = prog - temp;
1319                 if (ilen > BPF_MAX_INSN_SIZE) {
1320                         pr_err("bpf_jit: fatal insn size error\n");
1321                         return -EFAULT;
1322                 }
1323
1324                 if (image) {
1325                         if (unlikely(proglen + ilen > oldproglen)) {
1326                                 pr_err("bpf_jit: fatal error\n");
1327                                 return -EFAULT;
1328                         }
1329                         memcpy(image + proglen, temp, ilen);
1330                 }
1331                 proglen += ilen;
1332                 addrs[i] = proglen;
1333                 prog = temp;
1334         }
1335
1336         if (image && excnt != bpf_prog->aux->num_exentries) {
1337                 pr_err("extable is not populated\n");
1338                 return -EFAULT;
1339         }
1340         return proglen;
1341 }
1342
1343 static void save_regs(const struct btf_func_model *m, u8 **prog, int nr_args,
1344                       int stack_size)
1345 {
1346         int i;
1347         /* Store function arguments to stack.
1348          * For a function that accepts two pointers the sequence will be:
1349          * mov QWORD PTR [rbp-0x10],rdi
1350          * mov QWORD PTR [rbp-0x8],rsi
1351          */
1352         for (i = 0; i < min(nr_args, 6); i++)
1353                 emit_stx(prog, bytes_to_bpf_size(m->arg_size[i]),
1354                          BPF_REG_FP,
1355                          i == 5 ? X86_REG_R9 : BPF_REG_1 + i,
1356                          -(stack_size - i * 8));
1357 }
1358
1359 static void restore_regs(const struct btf_func_model *m, u8 **prog, int nr_args,
1360                          int stack_size)
1361 {
1362         int i;
1363
1364         /* Restore function arguments from stack.
1365          * For a function that accepts two pointers the sequence will be:
1366          * EMIT4(0x48, 0x8B, 0x7D, 0xF0); mov rdi,QWORD PTR [rbp-0x10]
1367          * EMIT4(0x48, 0x8B, 0x75, 0xF8); mov rsi,QWORD PTR [rbp-0x8]
1368          */
1369         for (i = 0; i < min(nr_args, 6); i++)
1370                 emit_ldx(prog, bytes_to_bpf_size(m->arg_size[i]),
1371                          i == 5 ? X86_REG_R9 : BPF_REG_1 + i,
1372                          BPF_REG_FP,
1373                          -(stack_size - i * 8));
1374 }
1375
1376 static int invoke_bpf_prog(const struct btf_func_model *m, u8 **pprog,
1377                            struct bpf_prog *p, int stack_size, bool mod_ret)
1378 {
1379         u8 *prog = *pprog;
1380         int cnt = 0;
1381
1382         if (emit_call(&prog, __bpf_prog_enter, prog))
1383                 return -EINVAL;
1384         /* remember prog start time returned by __bpf_prog_enter */
1385         emit_mov_reg(&prog, true, BPF_REG_6, BPF_REG_0);
1386
1387         /* arg1: lea rdi, [rbp - stack_size] */
1388         EMIT4(0x48, 0x8D, 0x7D, -stack_size);
1389         /* arg2: progs[i]->insnsi for interpreter */
1390         if (!p->jited)
1391                 emit_mov_imm64(&prog, BPF_REG_2,
1392                                (long) p->insnsi >> 32,
1393                                (u32) (long) p->insnsi);
1394         /* call JITed bpf program or interpreter */
1395         if (emit_call(&prog, p->bpf_func, prog))
1396                 return -EINVAL;
1397
1398         /* BPF_TRAMP_MODIFY_RETURN trampolines can modify the return
1399          * of the previous call which is then passed on the stack to
1400          * the next BPF program.
1401          */
1402         if (mod_ret)
1403                 emit_stx(&prog, BPF_DW, BPF_REG_FP, BPF_REG_0, -8);
1404
1405         /* arg1: mov rdi, progs[i] */
1406         emit_mov_imm64(&prog, BPF_REG_1, (long) p >> 32,
1407                        (u32) (long) p);
1408         /* arg2: mov rsi, rbx <- start time in nsec */
1409         emit_mov_reg(&prog, true, BPF_REG_2, BPF_REG_6);
1410         if (emit_call(&prog, __bpf_prog_exit, prog))
1411                 return -EINVAL;
1412
1413         *pprog = prog;
1414         return 0;
1415 }
1416
1417 static void emit_nops(u8 **pprog, unsigned int len)
1418 {
1419         unsigned int i, noplen;
1420         u8 *prog = *pprog;
1421         int cnt = 0;
1422
1423         while (len > 0) {
1424                 noplen = len;
1425
1426                 if (noplen > ASM_NOP_MAX)
1427                         noplen = ASM_NOP_MAX;
1428
1429                 for (i = 0; i < noplen; i++)
1430                         EMIT1(ideal_nops[noplen][i]);
1431                 len -= noplen;
1432         }
1433
1434         *pprog = prog;
1435 }
1436
1437 static void emit_align(u8 **pprog, u32 align)
1438 {
1439         u8 *target, *prog = *pprog;
1440
1441         target = PTR_ALIGN(prog, align);
1442         if (target != prog)
1443                 emit_nops(&prog, target - prog);
1444
1445         *pprog = prog;
1446 }
1447
1448 static int emit_cond_near_jump(u8 **pprog, void *func, void *ip, u8 jmp_cond)
1449 {
1450         u8 *prog = *pprog;
1451         int cnt = 0;
1452         s64 offset;
1453
1454         offset = func - (ip + 2 + 4);
1455         if (!is_simm32(offset)) {
1456                 pr_err("Target %p is out of range\n", func);
1457                 return -EINVAL;
1458         }
1459         EMIT2_off32(0x0F, jmp_cond + 0x10, offset);
1460         *pprog = prog;
1461         return 0;
1462 }
1463
1464 static int invoke_bpf(const struct btf_func_model *m, u8 **pprog,
1465                       struct bpf_tramp_progs *tp, int stack_size)
1466 {
1467         int i;
1468         u8 *prog = *pprog;
1469
1470         for (i = 0; i < tp->nr_progs; i++) {
1471                 if (invoke_bpf_prog(m, &prog, tp->progs[i], stack_size, false))
1472                         return -EINVAL;
1473         }
1474         *pprog = prog;
1475         return 0;
1476 }
1477
1478 static int invoke_bpf_mod_ret(const struct btf_func_model *m, u8 **pprog,
1479                               struct bpf_tramp_progs *tp, int stack_size,
1480                               u8 **branches)
1481 {
1482         u8 *prog = *pprog;
1483         int i, cnt = 0;
1484
1485         /* The first fmod_ret program will receive a garbage return value.
1486          * Set this to 0 to avoid confusing the program.
1487          */
1488         emit_mov_imm32(&prog, false, BPF_REG_0, 0);
1489         emit_stx(&prog, BPF_DW, BPF_REG_FP, BPF_REG_0, -8);
1490         for (i = 0; i < tp->nr_progs; i++) {
1491                 if (invoke_bpf_prog(m, &prog, tp->progs[i], stack_size, true))
1492                         return -EINVAL;
1493
1494                 /* mod_ret prog stored return value into [rbp - 8]. Emit:
1495                  * if (*(u64 *)(rbp - 8) !=  0)
1496                  *      goto do_fexit;
1497                  */
1498                 /* cmp QWORD PTR [rbp - 0x8], 0x0 */
1499                 EMIT4(0x48, 0x83, 0x7d, 0xf8); EMIT1(0x00);
1500
1501                 /* Save the location of the branch and Generate 6 nops
1502                  * (4 bytes for an offset and 2 bytes for the jump) These nops
1503                  * are replaced with a conditional jump once do_fexit (i.e. the
1504                  * start of the fexit invocation) is finalized.
1505                  */
1506                 branches[i] = prog;
1507                 emit_nops(&prog, 4 + 2);
1508         }
1509
1510         *pprog = prog;
1511         return 0;
1512 }
1513
1514 /* Example:
1515  * __be16 eth_type_trans(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev);
1516  * its 'struct btf_func_model' will be nr_args=2
1517  * The assembly code when eth_type_trans is executing after trampoline:
1518  *
1519  * push rbp
1520  * mov rbp, rsp
1521  * sub rsp, 16                     // space for skb and dev
1522  * push rbx                        // temp regs to pass start time
1523  * mov qword ptr [rbp - 16], rdi   // save skb pointer to stack
1524  * mov qword ptr [rbp - 8], rsi    // save dev pointer to stack
1525  * call __bpf_prog_enter           // rcu_read_lock and preempt_disable
1526  * mov rbx, rax                    // remember start time in bpf stats are enabled
1527  * lea rdi, [rbp - 16]             // R1==ctx of bpf prog
1528  * call addr_of_jited_FENTRY_prog
1529  * movabsq rdi, 64bit_addr_of_struct_bpf_prog  // unused if bpf stats are off
1530  * mov rsi, rbx                    // prog start time
1531  * call __bpf_prog_exit            // rcu_read_unlock, preempt_enable and stats math
1532  * mov rdi, qword ptr [rbp - 16]   // restore skb pointer from stack
1533  * mov rsi, qword ptr [rbp - 8]    // restore dev pointer from stack
1534  * pop rbx
1535  * leave
1536  * ret
1537  *
1538  * eth_type_trans has 5 byte nop at the beginning. These 5 bytes will be
1539  * replaced with 'call generated_bpf_trampoline'. When it returns
1540  * eth_type_trans will continue executing with original skb and dev pointers.
1541  *
1542  * The assembly code when eth_type_trans is called from trampoline:
1543  *
1544  * push rbp
1545  * mov rbp, rsp
1546  * sub rsp, 24                     // space for skb, dev, return value
1547  * push rbx                        // temp regs to pass start time
1548  * mov qword ptr [rbp - 24], rdi   // save skb pointer to stack
1549  * mov qword ptr [rbp - 16], rsi   // save dev pointer to stack
1550  * call __bpf_prog_enter           // rcu_read_lock and preempt_disable
1551  * mov rbx, rax                    // remember start time if bpf stats are enabled
1552  * lea rdi, [rbp - 24]             // R1==ctx of bpf prog
1553  * call addr_of_jited_FENTRY_prog  // bpf prog can access skb and dev
1554  * movabsq rdi, 64bit_addr_of_struct_bpf_prog  // unused if bpf stats are off
1555  * mov rsi, rbx                    // prog start time
1556  * call __bpf_prog_exit            // rcu_read_unlock, preempt_enable and stats math
1557  * mov rdi, qword ptr [rbp - 24]   // restore skb pointer from stack
1558  * mov rsi, qword ptr [rbp - 16]   // restore dev pointer from stack
1559  * call eth_type_trans+5           // execute body of eth_type_trans
1560  * mov qword ptr [rbp - 8], rax    // save return value
1561  * call __bpf_prog_enter           // rcu_read_lock and preempt_disable
1562  * mov rbx, rax                    // remember start time in bpf stats are enabled
1563  * lea rdi, [rbp - 24]             // R1==ctx of bpf prog
1564  * call addr_of_jited_FEXIT_prog   // bpf prog can access skb, dev, return value
1565  * movabsq rdi, 64bit_addr_of_struct_bpf_prog  // unused if bpf stats are off
1566  * mov rsi, rbx                    // prog start time
1567  * call __bpf_prog_exit            // rcu_read_unlock, preempt_enable and stats math
1568  * mov rax, qword ptr [rbp - 8]    // restore eth_type_trans's return value
1569  * pop rbx
1570  * leave
1571  * add rsp, 8                      // skip eth_type_trans's frame
1572  * ret                             // return to its caller
1573  */
1574 int arch_prepare_bpf_trampoline(void *image, void *image_end,
1575                                 const struct btf_func_model *m, u32 flags,
1576                                 struct bpf_tramp_progs *tprogs,
1577                                 void *orig_call)
1578 {
1579         int ret, i, cnt = 0, nr_args = m->nr_args;
1580         int stack_size = nr_args * 8;
1581         struct bpf_tramp_progs *fentry = &tprogs[BPF_TRAMP_FENTRY];
1582         struct bpf_tramp_progs *fexit = &tprogs[BPF_TRAMP_FEXIT];
1583         struct bpf_tramp_progs *fmod_ret = &tprogs[BPF_TRAMP_MODIFY_RETURN];
1584         u8 **branches = NULL;
1585         u8 *prog;
1586
1587         /* x86-64 supports up to 6 arguments. 7+ can be added in the future */
1588         if (nr_args > 6)
1589                 return -ENOTSUPP;
1590
1591         if ((flags & BPF_TRAMP_F_RESTORE_REGS) &&
1592             (flags & BPF_TRAMP_F_SKIP_FRAME))
1593                 return -EINVAL;
1594
1595         if (flags & BPF_TRAMP_F_CALL_ORIG)
1596                 stack_size += 8; /* room for return value of orig_call */
1597
1598         if (flags & BPF_TRAMP_F_SKIP_FRAME)
1599                 /* skip patched call instruction and point orig_call to actual
1600                  * body of the kernel function.
1601                  */
1602                 orig_call += X86_PATCH_SIZE;
1603
1604         prog = image;
1605
1606         EMIT1(0x55);             /* push rbp */
1607         EMIT3(0x48, 0x89, 0xE5); /* mov rbp, rsp */
1608         EMIT4(0x48, 0x83, 0xEC, stack_size); /* sub rsp, stack_size */
1609         EMIT1(0x53);             /* push rbx */
1610
1611         save_regs(m, &prog, nr_args, stack_size);
1612
1613         if (fentry->nr_progs)
1614                 if (invoke_bpf(m, &prog, fentry, stack_size))
1615                         return -EINVAL;
1616
1617         if (fmod_ret->nr_progs) {
1618                 branches = kcalloc(fmod_ret->nr_progs, sizeof(u8 *),
1619                                    GFP_KERNEL);
1620                 if (!branches)
1621                         return -ENOMEM;
1622
1623                 if (invoke_bpf_mod_ret(m, &prog, fmod_ret, stack_size,
1624                                        branches)) {
1625                         ret = -EINVAL;
1626                         goto cleanup;
1627                 }
1628         }
1629
1630         if (flags & BPF_TRAMP_F_CALL_ORIG) {
1631                 if (fentry->nr_progs || fmod_ret->nr_progs)
1632                         restore_regs(m, &prog, nr_args, stack_size);
1633
1634                 /* call original function */
1635                 if (emit_call(&prog, orig_call, prog)) {
1636                         ret = -EINVAL;
1637                         goto cleanup;
1638                 }
1639                 /* remember return value in a stack for bpf prog to access */
1640                 emit_stx(&prog, BPF_DW, BPF_REG_FP, BPF_REG_0, -8);
1641         }
1642
1643         if (fmod_ret->nr_progs) {
1644                 /* From Intel 64 and IA-32 Architectures Optimization
1645                  * Reference Manual, 3.4.1.4 Code Alignment, Assembly/Compiler
1646                  * Coding Rule 11: All branch targets should be 16-byte
1647                  * aligned.
1648                  */
1649                 emit_align(&prog, 16);
1650                 /* Update the branches saved in invoke_bpf_mod_ret with the
1651                  * aligned address of do_fexit.
1652                  */
1653                 for (i = 0; i < fmod_ret->nr_progs; i++)
1654                         emit_cond_near_jump(&branches[i], prog, branches[i],
1655                                             X86_JNE);
1656         }
1657
1658         if (fexit->nr_progs)
1659                 if (invoke_bpf(m, &prog, fexit, stack_size)) {
1660                         ret = -EINVAL;
1661                         goto cleanup;
1662                 }
1663
1664         if (flags & BPF_TRAMP_F_RESTORE_REGS)
1665                 restore_regs(m, &prog, nr_args, stack_size);
1666
1667         /* This needs to be done regardless. If there were fmod_ret programs,
1668          * the return value is only updated on the stack and still needs to be
1669          * restored to R0.
1670          */
1671         if (flags & BPF_TRAMP_F_CALL_ORIG)
1672                 /* restore original return value back into RAX */
1673                 emit_ldx(&prog, BPF_DW, BPF_REG_0, BPF_REG_FP, -8);
1674
1675         EMIT1(0x5B); /* pop rbx */
1676         EMIT1(0xC9); /* leave */
1677         if (flags & BPF_TRAMP_F_SKIP_FRAME)
1678                 /* skip our return address and return to parent */
1679                 EMIT4(0x48, 0x83, 0xC4, 8); /* add rsp, 8 */
1680         EMIT1(0xC3); /* ret */
1681         /* Make sure the trampoline generation logic doesn't overflow */
1682         if (WARN_ON_ONCE(prog > (u8 *)image_end - BPF_INSN_SAFETY)) {
1683                 ret = -EFAULT;
1684                 goto cleanup;
1685         }
1686         ret = prog - (u8 *)image;
1687
1688 cleanup:
1689         kfree(branches);
1690         return ret;
1691 }
1692
1693 static int emit_fallback_jump(u8 **pprog)
1694 {
1695         u8 *prog = *pprog;
1696         int err = 0;
1697
1698 #ifdef CONFIG_RETPOLINE
1699         /* Note that this assumes the the compiler uses external
1700          * thunks for indirect calls. Both clang and GCC use the same
1701          * naming convention for external thunks.
1702          */
1703         err = emit_jump(&prog, __x86_indirect_thunk_rdx, prog);
1704 #else
1705         int cnt = 0;
1706
1707         EMIT2(0xFF, 0xE2);      /* jmp rdx */
1708 #endif
1709         *pprog = prog;
1710         return err;
1711 }
1712
1713 static int emit_bpf_dispatcher(u8 **pprog, int a, int b, s64 *progs)
1714 {
1715         u8 *jg_reloc, *prog = *pprog;
1716         int pivot, err, jg_bytes = 1, cnt = 0;
1717         s64 jg_offset;
1718
1719         if (a == b) {
1720                 /* Leaf node of recursion, i.e. not a range of indices
1721                  * anymore.
1722                  */
1723                 EMIT1(add_1mod(0x48, BPF_REG_3));       /* cmp rdx,func */
1724                 if (!is_simm32(progs[a]))
1725                         return -1;
1726                 EMIT2_off32(0x81, add_1reg(0xF8, BPF_REG_3),
1727                             progs[a]);
1728                 err = emit_cond_near_jump(&prog,        /* je func */
1729                                           (void *)progs[a], prog,
1730                                           X86_JE);
1731                 if (err)
1732                         return err;
1733
1734                 err = emit_fallback_jump(&prog);        /* jmp thunk/indirect */
1735                 if (err)
1736                         return err;
1737
1738                 *pprog = prog;
1739                 return 0;
1740         }
1741
1742         /* Not a leaf node, so we pivot, and recursively descend into
1743          * the lower and upper ranges.
1744          */
1745         pivot = (b - a) / 2;
1746         EMIT1(add_1mod(0x48, BPF_REG_3));               /* cmp rdx,func */
1747         if (!is_simm32(progs[a + pivot]))
1748                 return -1;
1749         EMIT2_off32(0x81, add_1reg(0xF8, BPF_REG_3), progs[a + pivot]);
1750
1751         if (pivot > 2) {                                /* jg upper_part */
1752                 /* Require near jump. */
1753                 jg_bytes = 4;
1754                 EMIT2_off32(0x0F, X86_JG + 0x10, 0);
1755         } else {
1756                 EMIT2(X86_JG, 0);
1757         }
1758         jg_reloc = prog;
1759
1760         err = emit_bpf_dispatcher(&prog, a, a + pivot,  /* emit lower_part */
1761                                   progs);
1762         if (err)
1763                 return err;
1764
1765         /* From Intel 64 and IA-32 Architectures Optimization
1766          * Reference Manual, 3.4.1.4 Code Alignment, Assembly/Compiler
1767          * Coding Rule 11: All branch targets should be 16-byte
1768          * aligned.
1769          */
1770         emit_align(&prog, 16);
1771         jg_offset = prog - jg_reloc;
1772         emit_code(jg_reloc - jg_bytes, jg_offset, jg_bytes);
1773
1774         err = emit_bpf_dispatcher(&prog, a + pivot + 1, /* emit upper_part */
1775                                   b, progs);
1776         if (err)
1777                 return err;
1778
1779         *pprog = prog;
1780         return 0;
1781 }
1782
1783 static int cmp_ips(const void *a, const void *b)
1784 {
1785         const s64 *ipa = a;
1786         const s64 *ipb = b;
1787
1788         if (*ipa > *ipb)
1789                 return 1;
1790         if (*ipa < *ipb)
1791                 return -1;
1792         return 0;
1793 }
1794
1795 int arch_prepare_bpf_dispatcher(void *image, s64 *funcs, int num_funcs)
1796 {
1797         u8 *prog = image;
1798
1799         sort(funcs, num_funcs, sizeof(funcs[0]), cmp_ips, NULL);
1800         return emit_bpf_dispatcher(&prog, 0, num_funcs - 1, funcs);
1801 }
1802
1803 struct x64_jit_data {
1804         struct bpf_binary_header *header;
1805         int *addrs;
1806         u8 *image;
1807         int proglen;
1808         struct jit_context ctx;
1809 };
1810
1811 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
1812 {
1813         struct bpf_binary_header *header = NULL;
1814         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
1815         struct x64_jit_data *jit_data;
1816         int proglen, oldproglen = 0;
1817         struct jit_context ctx = {};
1818         bool tmp_blinded = false;
1819         bool extra_pass = false;
1820         u8 *image = NULL;
1821         int *addrs;
1822         int pass;
1823         int i;
1824
1825         if (!prog->jit_requested)
1826                 return orig_prog;
1827
1828         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
1829         /*
1830          * If blinding was requested and we failed during blinding,
1831          * we must fall back to the interpreter.
1832          */
1833         if (IS_ERR(tmp))
1834                 return orig_prog;
1835         if (tmp != prog) {
1836                 tmp_blinded = true;
1837                 prog = tmp;
1838         }
1839
1840         jit_data = prog->aux->jit_data;
1841         if (!jit_data) {
1842                 jit_data = kzalloc(sizeof(*jit_data), GFP_KERNEL);
1843                 if (!jit_data) {
1844                         prog = orig_prog;
1845                         goto out;
1846                 }
1847                 prog->aux->jit_data = jit_data;
1848         }
1849         addrs = jit_data->addrs;
1850         if (addrs) {
1851                 ctx = jit_data->ctx;
1852                 oldproglen = jit_data->proglen;
1853                 image = jit_data->image;
1854                 header = jit_data->header;
1855                 extra_pass = true;
1856                 goto skip_init_addrs;
1857         }
1858         addrs = kmalloc_array(prog->len + 1, sizeof(*addrs), GFP_KERNEL);
1859         if (!addrs) {
1860                 prog = orig_prog;
1861                 goto out_addrs;
1862         }
1863
1864         /*
1865          * Before first pass, make a rough estimation of addrs[]
1866          * each BPF instruction is translated to less than 64 bytes
1867          */
1868         for (proglen = 0, i = 0; i <= prog->len; i++) {
1869                 proglen += 64;
1870                 addrs[i] = proglen;
1871         }
1872         ctx.cleanup_addr = proglen;
1873 skip_init_addrs:
1874
1875         /*
1876          * JITed image shrinks with every pass and the loop iterates
1877          * until the image stops shrinking. Very large BPF programs
1878          * may converge on the last pass. In such case do one more
1879          * pass to emit the final image.
1880          */
1881         for (pass = 0; pass < 20 || image; pass++) {
1882                 proglen = do_jit(prog, addrs, image, oldproglen, &ctx);
1883                 if (proglen <= 0) {
1884 out_image:
1885                         image = NULL;
1886                         if (header)
1887                                 bpf_jit_binary_free(header);
1888                         prog = orig_prog;
1889                         goto out_addrs;
1890                 }
1891                 if (image) {
1892                         if (proglen != oldproglen) {
1893                                 pr_err("bpf_jit: proglen=%d != oldproglen=%d\n",
1894                                        proglen, oldproglen);
1895                                 goto out_image;
1896                         }
1897                         break;
1898                 }
1899                 if (proglen == oldproglen) {
1900                         /*
1901                          * The number of entries in extable is the number of BPF_LDX
1902                          * insns that access kernel memory via "pointer to BTF type".
1903                          * The verifier changed their opcode from LDX|MEM|size
1904                          * to LDX|PROBE_MEM|size to make JITing easier.
1905                          */
1906                         u32 align = __alignof__(struct exception_table_entry);
1907                         u32 extable_size = prog->aux->num_exentries *
1908                                 sizeof(struct exception_table_entry);
1909
1910                         /* allocate module memory for x86 insns and extable */
1911                         header = bpf_jit_binary_alloc(roundup(proglen, align) + extable_size,
1912                                                       &image, align, jit_fill_hole);
1913                         if (!header) {
1914                                 prog = orig_prog;
1915                                 goto out_addrs;
1916                         }
1917                         prog->aux->extable = (void *) image + roundup(proglen, align);
1918                 }
1919                 oldproglen = proglen;
1920                 cond_resched();
1921         }
1922
1923         if (bpf_jit_enable > 1)
1924                 bpf_jit_dump(prog->len, proglen, pass + 1, image);
1925
1926         if (image) {
1927                 if (!prog->is_func || extra_pass) {
1928                         bpf_tail_call_direct_fixup(prog);
1929                         bpf_jit_binary_lock_ro(header);
1930                 } else {
1931                         jit_data->addrs = addrs;
1932                         jit_data->ctx = ctx;
1933                         jit_data->proglen = proglen;
1934                         jit_data->image = image;
1935                         jit_data->header = header;
1936                 }
1937                 prog->bpf_func = (void *)image;
1938                 prog->jited = 1;
1939                 prog->jited_len = proglen;
1940         } else {
1941                 prog = orig_prog;
1942         }
1943
1944         if (!image || !prog->is_func || extra_pass) {
1945                 if (image)
1946                         bpf_prog_fill_jited_linfo(prog, addrs + 1);
1947 out_addrs:
1948                 kfree(addrs);
1949                 kfree(jit_data);
1950                 prog->aux->jit_data = NULL;
1951         }
1952 out:
1953         if (tmp_blinded)
1954                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
1955                                            tmp : orig_prog);
1956         return prog;
1957 }