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