Merge tag 'powerpc-5.9-3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/powerpc...
[linux-2.6-microblaze.git] / tools / lib / bpf / btf.c
1 // SPDX-License-Identifier: (LGPL-2.1 OR BSD-2-Clause)
2 /* Copyright (c) 2018 Facebook */
3
4 #include <endian.h>
5 #include <stdio.h>
6 #include <stdlib.h>
7 #include <string.h>
8 #include <fcntl.h>
9 #include <unistd.h>
10 #include <errno.h>
11 #include <sys/utsname.h>
12 #include <sys/param.h>
13 #include <sys/stat.h>
14 #include <linux/kernel.h>
15 #include <linux/err.h>
16 #include <linux/btf.h>
17 #include <gelf.h>
18 #include "btf.h"
19 #include "bpf.h"
20 #include "libbpf.h"
21 #include "libbpf_internal.h"
22 #include "hashmap.h"
23
24 /* make sure libbpf doesn't use kernel-only integer typedefs */
25 #pragma GCC poison u8 u16 u32 u64 s8 s16 s32 s64
26
27 #define BTF_MAX_NR_TYPES 0x7fffffffU
28 #define BTF_MAX_STR_OFFSET 0x7fffffffU
29
30 static struct btf_type btf_void;
31
32 struct btf {
33         union {
34                 struct btf_header *hdr;
35                 void *data;
36         };
37         struct btf_type **types;
38         const char *strings;
39         void *nohdr_data;
40         __u32 nr_types;
41         __u32 types_size;
42         __u32 data_size;
43         int fd;
44         int ptr_sz;
45 };
46
47 static inline __u64 ptr_to_u64(const void *ptr)
48 {
49         return (__u64) (unsigned long) ptr;
50 }
51
52 static int btf_add_type(struct btf *btf, struct btf_type *t)
53 {
54         if (btf->types_size - btf->nr_types < 2) {
55                 struct btf_type **new_types;
56                 __u32 expand_by, new_size;
57
58                 if (btf->types_size == BTF_MAX_NR_TYPES)
59                         return -E2BIG;
60
61                 expand_by = max(btf->types_size >> 2, 16U);
62                 new_size = min(BTF_MAX_NR_TYPES, btf->types_size + expand_by);
63
64                 new_types = realloc(btf->types, sizeof(*new_types) * new_size);
65                 if (!new_types)
66                         return -ENOMEM;
67
68                 if (btf->nr_types == 0)
69                         new_types[0] = &btf_void;
70
71                 btf->types = new_types;
72                 btf->types_size = new_size;
73         }
74
75         btf->types[++(btf->nr_types)] = t;
76
77         return 0;
78 }
79
80 static int btf_parse_hdr(struct btf *btf)
81 {
82         const struct btf_header *hdr = btf->hdr;
83         __u32 meta_left;
84
85         if (btf->data_size < sizeof(struct btf_header)) {
86                 pr_debug("BTF header not found\n");
87                 return -EINVAL;
88         }
89
90         if (hdr->magic != BTF_MAGIC) {
91                 pr_debug("Invalid BTF magic:%x\n", hdr->magic);
92                 return -EINVAL;
93         }
94
95         if (hdr->version != BTF_VERSION) {
96                 pr_debug("Unsupported BTF version:%u\n", hdr->version);
97                 return -ENOTSUP;
98         }
99
100         if (hdr->flags) {
101                 pr_debug("Unsupported BTF flags:%x\n", hdr->flags);
102                 return -ENOTSUP;
103         }
104
105         meta_left = btf->data_size - sizeof(*hdr);
106         if (!meta_left) {
107                 pr_debug("BTF has no data\n");
108                 return -EINVAL;
109         }
110
111         if (meta_left < hdr->type_off) {
112                 pr_debug("Invalid BTF type section offset:%u\n", hdr->type_off);
113                 return -EINVAL;
114         }
115
116         if (meta_left < hdr->str_off) {
117                 pr_debug("Invalid BTF string section offset:%u\n", hdr->str_off);
118                 return -EINVAL;
119         }
120
121         if (hdr->type_off >= hdr->str_off) {
122                 pr_debug("BTF type section offset >= string section offset. No type?\n");
123                 return -EINVAL;
124         }
125
126         if (hdr->type_off & 0x02) {
127                 pr_debug("BTF type section is not aligned to 4 bytes\n");
128                 return -EINVAL;
129         }
130
131         btf->nohdr_data = btf->hdr + 1;
132
133         return 0;
134 }
135
136 static int btf_parse_str_sec(struct btf *btf)
137 {
138         const struct btf_header *hdr = btf->hdr;
139         const char *start = btf->nohdr_data + hdr->str_off;
140         const char *end = start + btf->hdr->str_len;
141
142         if (!hdr->str_len || hdr->str_len - 1 > BTF_MAX_STR_OFFSET ||
143             start[0] || end[-1]) {
144                 pr_debug("Invalid BTF string section\n");
145                 return -EINVAL;
146         }
147
148         btf->strings = start;
149
150         return 0;
151 }
152
153 static int btf_type_size(struct btf_type *t)
154 {
155         int base_size = sizeof(struct btf_type);
156         __u16 vlen = btf_vlen(t);
157
158         switch (btf_kind(t)) {
159         case BTF_KIND_FWD:
160         case BTF_KIND_CONST:
161         case BTF_KIND_VOLATILE:
162         case BTF_KIND_RESTRICT:
163         case BTF_KIND_PTR:
164         case BTF_KIND_TYPEDEF:
165         case BTF_KIND_FUNC:
166                 return base_size;
167         case BTF_KIND_INT:
168                 return base_size + sizeof(__u32);
169         case BTF_KIND_ENUM:
170                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_enum);
171         case BTF_KIND_ARRAY:
172                 return base_size + sizeof(struct btf_array);
173         case BTF_KIND_STRUCT:
174         case BTF_KIND_UNION:
175                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_member);
176         case BTF_KIND_FUNC_PROTO:
177                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_param);
178         case BTF_KIND_VAR:
179                 return base_size + sizeof(struct btf_var);
180         case BTF_KIND_DATASEC:
181                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_var_secinfo);
182         default:
183                 pr_debug("Unsupported BTF_KIND:%u\n", btf_kind(t));
184                 return -EINVAL;
185         }
186 }
187
188 static int btf_parse_type_sec(struct btf *btf)
189 {
190         struct btf_header *hdr = btf->hdr;
191         void *nohdr_data = btf->nohdr_data;
192         void *next_type = nohdr_data + hdr->type_off;
193         void *end_type = nohdr_data + hdr->str_off;
194
195         while (next_type < end_type) {
196                 struct btf_type *t = next_type;
197                 int type_size;
198                 int err;
199
200                 type_size = btf_type_size(t);
201                 if (type_size < 0)
202                         return type_size;
203                 next_type += type_size;
204                 err = btf_add_type(btf, t);
205                 if (err)
206                         return err;
207         }
208
209         return 0;
210 }
211
212 __u32 btf__get_nr_types(const struct btf *btf)
213 {
214         return btf->nr_types;
215 }
216
217 const struct btf_type *btf__type_by_id(const struct btf *btf, __u32 type_id)
218 {
219         if (type_id > btf->nr_types)
220                 return NULL;
221
222         return btf->types[type_id];
223 }
224
225 static int determine_ptr_size(const struct btf *btf)
226 {
227         const struct btf_type *t;
228         const char *name;
229         int i;
230
231         for (i = 1; i <= btf->nr_types; i++) {
232                 t = btf__type_by_id(btf, i);
233                 if (!btf_is_int(t))
234                         continue;
235
236                 name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
237                 if (!name)
238                         continue;
239
240                 if (strcmp(name, "long int") == 0 ||
241                     strcmp(name, "long unsigned int") == 0) {
242                         if (t->size != 4 && t->size != 8)
243                                 continue;
244                         return t->size;
245                 }
246         }
247
248         return -1;
249 }
250
251 static size_t btf_ptr_sz(const struct btf *btf)
252 {
253         if (!btf->ptr_sz)
254                 ((struct btf *)btf)->ptr_sz = determine_ptr_size(btf);
255         return btf->ptr_sz < 0 ? sizeof(void *) : btf->ptr_sz;
256 }
257
258 /* Return pointer size this BTF instance assumes. The size is heuristically
259  * determined by looking for 'long' or 'unsigned long' integer type and
260  * recording its size in bytes. If BTF type information doesn't have any such
261  * type, this function returns 0. In the latter case, native architecture's
262  * pointer size is assumed, so will be either 4 or 8, depending on
263  * architecture that libbpf was compiled for. It's possible to override
264  * guessed value by using btf__set_pointer_size() API.
265  */
266 size_t btf__pointer_size(const struct btf *btf)
267 {
268         if (!btf->ptr_sz)
269                 ((struct btf *)btf)->ptr_sz = determine_ptr_size(btf);
270
271         if (btf->ptr_sz < 0)
272                 /* not enough BTF type info to guess */
273                 return 0;
274
275         return btf->ptr_sz;
276 }
277
278 /* Override or set pointer size in bytes. Only values of 4 and 8 are
279  * supported.
280  */
281 int btf__set_pointer_size(struct btf *btf, size_t ptr_sz)
282 {
283         if (ptr_sz != 4 && ptr_sz != 8)
284                 return -EINVAL;
285         btf->ptr_sz = ptr_sz;
286         return 0;
287 }
288
289 static bool btf_type_is_void(const struct btf_type *t)
290 {
291         return t == &btf_void || btf_is_fwd(t);
292 }
293
294 static bool btf_type_is_void_or_null(const struct btf_type *t)
295 {
296         return !t || btf_type_is_void(t);
297 }
298
299 #define MAX_RESOLVE_DEPTH 32
300
301 __s64 btf__resolve_size(const struct btf *btf, __u32 type_id)
302 {
303         const struct btf_array *array;
304         const struct btf_type *t;
305         __u32 nelems = 1;
306         __s64 size = -1;
307         int i;
308
309         t = btf__type_by_id(btf, type_id);
310         for (i = 0; i < MAX_RESOLVE_DEPTH && !btf_type_is_void_or_null(t);
311              i++) {
312                 switch (btf_kind(t)) {
313                 case BTF_KIND_INT:
314                 case BTF_KIND_STRUCT:
315                 case BTF_KIND_UNION:
316                 case BTF_KIND_ENUM:
317                 case BTF_KIND_DATASEC:
318                         size = t->size;
319                         goto done;
320                 case BTF_KIND_PTR:
321                         size = btf_ptr_sz(btf);
322                         goto done;
323                 case BTF_KIND_TYPEDEF:
324                 case BTF_KIND_VOLATILE:
325                 case BTF_KIND_CONST:
326                 case BTF_KIND_RESTRICT:
327                 case BTF_KIND_VAR:
328                         type_id = t->type;
329                         break;
330                 case BTF_KIND_ARRAY:
331                         array = btf_array(t);
332                         if (nelems && array->nelems > UINT32_MAX / nelems)
333                                 return -E2BIG;
334                         nelems *= array->nelems;
335                         type_id = array->type;
336                         break;
337                 default:
338                         return -EINVAL;
339                 }
340
341                 t = btf__type_by_id(btf, type_id);
342         }
343
344 done:
345         if (size < 0)
346                 return -EINVAL;
347         if (nelems && size > UINT32_MAX / nelems)
348                 return -E2BIG;
349
350         return nelems * size;
351 }
352
353 int btf__align_of(const struct btf *btf, __u32 id)
354 {
355         const struct btf_type *t = btf__type_by_id(btf, id);
356         __u16 kind = btf_kind(t);
357
358         switch (kind) {
359         case BTF_KIND_INT:
360         case BTF_KIND_ENUM:
361                 return min(btf_ptr_sz(btf), (size_t)t->size);
362         case BTF_KIND_PTR:
363                 return btf_ptr_sz(btf);
364         case BTF_KIND_TYPEDEF:
365         case BTF_KIND_VOLATILE:
366         case BTF_KIND_CONST:
367         case BTF_KIND_RESTRICT:
368                 return btf__align_of(btf, t->type);
369         case BTF_KIND_ARRAY:
370                 return btf__align_of(btf, btf_array(t)->type);
371         case BTF_KIND_STRUCT:
372         case BTF_KIND_UNION: {
373                 const struct btf_member *m = btf_members(t);
374                 __u16 vlen = btf_vlen(t);
375                 int i, max_align = 1, align;
376
377                 for (i = 0; i < vlen; i++, m++) {
378                         align = btf__align_of(btf, m->type);
379                         if (align <= 0)
380                                 return align;
381                         max_align = max(max_align, align);
382                 }
383
384                 return max_align;
385         }
386         default:
387                 pr_warn("unsupported BTF_KIND:%u\n", btf_kind(t));
388                 return 0;
389         }
390 }
391
392 int btf__resolve_type(const struct btf *btf, __u32 type_id)
393 {
394         const struct btf_type *t;
395         int depth = 0;
396
397         t = btf__type_by_id(btf, type_id);
398         while (depth < MAX_RESOLVE_DEPTH &&
399                !btf_type_is_void_or_null(t) &&
400                (btf_is_mod(t) || btf_is_typedef(t) || btf_is_var(t))) {
401                 type_id = t->type;
402                 t = btf__type_by_id(btf, type_id);
403                 depth++;
404         }
405
406         if (depth == MAX_RESOLVE_DEPTH || btf_type_is_void_or_null(t))
407                 return -EINVAL;
408
409         return type_id;
410 }
411
412 __s32 btf__find_by_name(const struct btf *btf, const char *type_name)
413 {
414         __u32 i;
415
416         if (!strcmp(type_name, "void"))
417                 return 0;
418
419         for (i = 1; i <= btf->nr_types; i++) {
420                 const struct btf_type *t = btf->types[i];
421                 const char *name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
422
423                 if (name && !strcmp(type_name, name))
424                         return i;
425         }
426
427         return -ENOENT;
428 }
429
430 __s32 btf__find_by_name_kind(const struct btf *btf, const char *type_name,
431                              __u32 kind)
432 {
433         __u32 i;
434
435         if (kind == BTF_KIND_UNKN || !strcmp(type_name, "void"))
436                 return 0;
437
438         for (i = 1; i <= btf->nr_types; i++) {
439                 const struct btf_type *t = btf->types[i];
440                 const char *name;
441
442                 if (btf_kind(t) != kind)
443                         continue;
444                 name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
445                 if (name && !strcmp(type_name, name))
446                         return i;
447         }
448
449         return -ENOENT;
450 }
451
452 void btf__free(struct btf *btf)
453 {
454         if (IS_ERR_OR_NULL(btf))
455                 return;
456
457         if (btf->fd >= 0)
458                 close(btf->fd);
459
460         free(btf->data);
461         free(btf->types);
462         free(btf);
463 }
464
465 struct btf *btf__new(const void *data, __u32 size)
466 {
467         struct btf *btf;
468         int err;
469
470         btf = calloc(1, sizeof(struct btf));
471         if (!btf)
472                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
473
474         btf->fd = -1;
475
476         btf->data = malloc(size);
477         if (!btf->data) {
478                 err = -ENOMEM;
479                 goto done;
480         }
481
482         memcpy(btf->data, data, size);
483         btf->data_size = size;
484
485         err = btf_parse_hdr(btf);
486         if (err)
487                 goto done;
488
489         err = btf_parse_str_sec(btf);
490         if (err)
491                 goto done;
492
493         err = btf_parse_type_sec(btf);
494
495 done:
496         if (err) {
497                 btf__free(btf);
498                 return ERR_PTR(err);
499         }
500
501         return btf;
502 }
503
504 static bool btf_check_endianness(const GElf_Ehdr *ehdr)
505 {
506 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
507         return ehdr->e_ident[EI_DATA] == ELFDATA2LSB;
508 #elif __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
509         return ehdr->e_ident[EI_DATA] == ELFDATA2MSB;
510 #else
511 # error "Unrecognized __BYTE_ORDER__"
512 #endif
513 }
514
515 struct btf *btf__parse_elf(const char *path, struct btf_ext **btf_ext)
516 {
517         Elf_Data *btf_data = NULL, *btf_ext_data = NULL;
518         int err = 0, fd = -1, idx = 0;
519         struct btf *btf = NULL;
520         Elf_Scn *scn = NULL;
521         Elf *elf = NULL;
522         GElf_Ehdr ehdr;
523
524         if (elf_version(EV_CURRENT) == EV_NONE) {
525                 pr_warn("failed to init libelf for %s\n", path);
526                 return ERR_PTR(-LIBBPF_ERRNO__LIBELF);
527         }
528
529         fd = open(path, O_RDONLY);
530         if (fd < 0) {
531                 err = -errno;
532                 pr_warn("failed to open %s: %s\n", path, strerror(errno));
533                 return ERR_PTR(err);
534         }
535
536         err = -LIBBPF_ERRNO__FORMAT;
537
538         elf = elf_begin(fd, ELF_C_READ, NULL);
539         if (!elf) {
540                 pr_warn("failed to open %s as ELF file\n", path);
541                 goto done;
542         }
543         if (!gelf_getehdr(elf, &ehdr)) {
544                 pr_warn("failed to get EHDR from %s\n", path);
545                 goto done;
546         }
547         if (!btf_check_endianness(&ehdr)) {
548                 pr_warn("non-native ELF endianness is not supported\n");
549                 goto done;
550         }
551         if (!elf_rawdata(elf_getscn(elf, ehdr.e_shstrndx), NULL)) {
552                 pr_warn("failed to get e_shstrndx from %s\n", path);
553                 goto done;
554         }
555
556         while ((scn = elf_nextscn(elf, scn)) != NULL) {
557                 GElf_Shdr sh;
558                 char *name;
559
560                 idx++;
561                 if (gelf_getshdr(scn, &sh) != &sh) {
562                         pr_warn("failed to get section(%d) header from %s\n",
563                                 idx, path);
564                         goto done;
565                 }
566                 name = elf_strptr(elf, ehdr.e_shstrndx, sh.sh_name);
567                 if (!name) {
568                         pr_warn("failed to get section(%d) name from %s\n",
569                                 idx, path);
570                         goto done;
571                 }
572                 if (strcmp(name, BTF_ELF_SEC) == 0) {
573                         btf_data = elf_getdata(scn, 0);
574                         if (!btf_data) {
575                                 pr_warn("failed to get section(%d, %s) data from %s\n",
576                                         idx, name, path);
577                                 goto done;
578                         }
579                         continue;
580                 } else if (btf_ext && strcmp(name, BTF_EXT_ELF_SEC) == 0) {
581                         btf_ext_data = elf_getdata(scn, 0);
582                         if (!btf_ext_data) {
583                                 pr_warn("failed to get section(%d, %s) data from %s\n",
584                                         idx, name, path);
585                                 goto done;
586                         }
587                         continue;
588                 }
589         }
590
591         err = 0;
592
593         if (!btf_data) {
594                 err = -ENOENT;
595                 goto done;
596         }
597         btf = btf__new(btf_data->d_buf, btf_data->d_size);
598         if (IS_ERR(btf))
599                 goto done;
600
601         switch (gelf_getclass(elf)) {
602         case ELFCLASS32:
603                 btf__set_pointer_size(btf, 4);
604                 break;
605         case ELFCLASS64:
606                 btf__set_pointer_size(btf, 8);
607                 break;
608         default:
609                 pr_warn("failed to get ELF class (bitness) for %s\n", path);
610                 break;
611         }
612
613         if (btf_ext && btf_ext_data) {
614                 *btf_ext = btf_ext__new(btf_ext_data->d_buf,
615                                         btf_ext_data->d_size);
616                 if (IS_ERR(*btf_ext))
617                         goto done;
618         } else if (btf_ext) {
619                 *btf_ext = NULL;
620         }
621 done:
622         if (elf)
623                 elf_end(elf);
624         close(fd);
625
626         if (err)
627                 return ERR_PTR(err);
628         /*
629          * btf is always parsed before btf_ext, so no need to clean up
630          * btf_ext, if btf loading failed
631          */
632         if (IS_ERR(btf))
633                 return btf;
634         if (btf_ext && IS_ERR(*btf_ext)) {
635                 btf__free(btf);
636                 err = PTR_ERR(*btf_ext);
637                 return ERR_PTR(err);
638         }
639         return btf;
640 }
641
642 struct btf *btf__parse_raw(const char *path)
643 {
644         struct btf *btf = NULL;
645         void *data = NULL;
646         FILE *f = NULL;
647         __u16 magic;
648         int err = 0;
649         long sz;
650
651         f = fopen(path, "rb");
652         if (!f) {
653                 err = -errno;
654                 goto err_out;
655         }
656
657         /* check BTF magic */
658         if (fread(&magic, 1, sizeof(magic), f) < sizeof(magic)) {
659                 err = -EIO;
660                 goto err_out;
661         }
662         if (magic != BTF_MAGIC) {
663                 /* definitely not a raw BTF */
664                 err = -EPROTO;
665                 goto err_out;
666         }
667
668         /* get file size */
669         if (fseek(f, 0, SEEK_END)) {
670                 err = -errno;
671                 goto err_out;
672         }
673         sz = ftell(f);
674         if (sz < 0) {
675                 err = -errno;
676                 goto err_out;
677         }
678         /* rewind to the start */
679         if (fseek(f, 0, SEEK_SET)) {
680                 err = -errno;
681                 goto err_out;
682         }
683
684         /* pre-alloc memory and read all of BTF data */
685         data = malloc(sz);
686         if (!data) {
687                 err = -ENOMEM;
688                 goto err_out;
689         }
690         if (fread(data, 1, sz, f) < sz) {
691                 err = -EIO;
692                 goto err_out;
693         }
694
695         /* finally parse BTF data */
696         btf = btf__new(data, sz);
697
698 err_out:
699         free(data);
700         if (f)
701                 fclose(f);
702         return err ? ERR_PTR(err) : btf;
703 }
704
705 struct btf *btf__parse(const char *path, struct btf_ext **btf_ext)
706 {
707         struct btf *btf;
708
709         if (btf_ext)
710                 *btf_ext = NULL;
711
712         btf = btf__parse_raw(path);
713         if (!IS_ERR(btf) || PTR_ERR(btf) != -EPROTO)
714                 return btf;
715
716         return btf__parse_elf(path, btf_ext);
717 }
718
719 static int compare_vsi_off(const void *_a, const void *_b)
720 {
721         const struct btf_var_secinfo *a = _a;
722         const struct btf_var_secinfo *b = _b;
723
724         return a->offset - b->offset;
725 }
726
727 static int btf_fixup_datasec(struct bpf_object *obj, struct btf *btf,
728                              struct btf_type *t)
729 {
730         __u32 size = 0, off = 0, i, vars = btf_vlen(t);
731         const char *name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
732         const struct btf_type *t_var;
733         struct btf_var_secinfo *vsi;
734         const struct btf_var *var;
735         int ret;
736
737         if (!name) {
738                 pr_debug("No name found in string section for DATASEC kind.\n");
739                 return -ENOENT;
740         }
741
742         /* .extern datasec size and var offsets were set correctly during
743          * extern collection step, so just skip straight to sorting variables
744          */
745         if (t->size)
746                 goto sort_vars;
747
748         ret = bpf_object__section_size(obj, name, &size);
749         if (ret || !size || (t->size && t->size != size)) {
750                 pr_debug("Invalid size for section %s: %u bytes\n", name, size);
751                 return -ENOENT;
752         }
753
754         t->size = size;
755
756         for (i = 0, vsi = btf_var_secinfos(t); i < vars; i++, vsi++) {
757                 t_var = btf__type_by_id(btf, vsi->type);
758                 var = btf_var(t_var);
759
760                 if (!btf_is_var(t_var)) {
761                         pr_debug("Non-VAR type seen in section %s\n", name);
762                         return -EINVAL;
763                 }
764
765                 if (var->linkage == BTF_VAR_STATIC)
766                         continue;
767
768                 name = btf__name_by_offset(btf, t_var->name_off);
769                 if (!name) {
770                         pr_debug("No name found in string section for VAR kind\n");
771                         return -ENOENT;
772                 }
773
774                 ret = bpf_object__variable_offset(obj, name, &off);
775                 if (ret) {
776                         pr_debug("No offset found in symbol table for VAR %s\n",
777                                  name);
778                         return -ENOENT;
779                 }
780
781                 vsi->offset = off;
782         }
783
784 sort_vars:
785         qsort(btf_var_secinfos(t), vars, sizeof(*vsi), compare_vsi_off);
786         return 0;
787 }
788
789 int btf__finalize_data(struct bpf_object *obj, struct btf *btf)
790 {
791         int err = 0;
792         __u32 i;
793
794         for (i = 1; i <= btf->nr_types; i++) {
795                 struct btf_type *t = btf->types[i];
796
797                 /* Loader needs to fix up some of the things compiler
798                  * couldn't get its hands on while emitting BTF. This
799                  * is section size and global variable offset. We use
800                  * the info from the ELF itself for this purpose.
801                  */
802                 if (btf_is_datasec(t)) {
803                         err = btf_fixup_datasec(obj, btf, t);
804                         if (err)
805                                 break;
806                 }
807         }
808
809         return err;
810 }
811
812 int btf__load(struct btf *btf)
813 {
814         __u32 log_buf_size = 0;
815         char *log_buf = NULL;
816         int err = 0;
817
818         if (btf->fd >= 0)
819                 return -EEXIST;
820
821 retry_load:
822         if (log_buf_size) {
823                 log_buf = malloc(log_buf_size);
824                 if (!log_buf)
825                         return -ENOMEM;
826
827                 *log_buf = 0;
828         }
829
830         btf->fd = bpf_load_btf(btf->data, btf->data_size,
831                                log_buf, log_buf_size, false);
832         if (btf->fd < 0) {
833                 if (!log_buf || errno == ENOSPC) {
834                         log_buf_size = max((__u32)BPF_LOG_BUF_SIZE,
835                                            log_buf_size << 1);
836                         free(log_buf);
837                         goto retry_load;
838                 }
839
840                 err = -errno;
841                 pr_warn("Error loading BTF: %s(%d)\n", strerror(errno), errno);
842                 if (*log_buf)
843                         pr_warn("%s\n", log_buf);
844                 goto done;
845         }
846
847 done:
848         free(log_buf);
849         return err;
850 }
851
852 int btf__fd(const struct btf *btf)
853 {
854         return btf->fd;
855 }
856
857 void btf__set_fd(struct btf *btf, int fd)
858 {
859         btf->fd = fd;
860 }
861
862 const void *btf__get_raw_data(const struct btf *btf, __u32 *size)
863 {
864         *size = btf->data_size;
865         return btf->data;
866 }
867
868 const char *btf__name_by_offset(const struct btf *btf, __u32 offset)
869 {
870         if (offset < btf->hdr->str_len)
871                 return &btf->strings[offset];
872         else
873                 return NULL;
874 }
875
876 int btf__get_from_id(__u32 id, struct btf **btf)
877 {
878         struct bpf_btf_info btf_info = { 0 };
879         __u32 len = sizeof(btf_info);
880         __u32 last_size;
881         int btf_fd;
882         void *ptr;
883         int err;
884
885         err = 0;
886         *btf = NULL;
887         btf_fd = bpf_btf_get_fd_by_id(id);
888         if (btf_fd < 0)
889                 return 0;
890
891         /* we won't know btf_size until we call bpf_obj_get_info_by_fd(). so
892          * let's start with a sane default - 4KiB here - and resize it only if
893          * bpf_obj_get_info_by_fd() needs a bigger buffer.
894          */
895         btf_info.btf_size = 4096;
896         last_size = btf_info.btf_size;
897         ptr = malloc(last_size);
898         if (!ptr) {
899                 err = -ENOMEM;
900                 goto exit_free;
901         }
902
903         memset(ptr, 0, last_size);
904         btf_info.btf = ptr_to_u64(ptr);
905         err = bpf_obj_get_info_by_fd(btf_fd, &btf_info, &len);
906
907         if (!err && btf_info.btf_size > last_size) {
908                 void *temp_ptr;
909
910                 last_size = btf_info.btf_size;
911                 temp_ptr = realloc(ptr, last_size);
912                 if (!temp_ptr) {
913                         err = -ENOMEM;
914                         goto exit_free;
915                 }
916                 ptr = temp_ptr;
917                 memset(ptr, 0, last_size);
918                 btf_info.btf = ptr_to_u64(ptr);
919                 err = bpf_obj_get_info_by_fd(btf_fd, &btf_info, &len);
920         }
921
922         if (err || btf_info.btf_size > last_size) {
923                 err = errno;
924                 goto exit_free;
925         }
926
927         *btf = btf__new((__u8 *)(long)btf_info.btf, btf_info.btf_size);
928         if (IS_ERR(*btf)) {
929                 err = PTR_ERR(*btf);
930                 *btf = NULL;
931         }
932
933 exit_free:
934         close(btf_fd);
935         free(ptr);
936
937         return err;
938 }
939
940 int btf__get_map_kv_tids(const struct btf *btf, const char *map_name,
941                          __u32 expected_key_size, __u32 expected_value_size,
942                          __u32 *key_type_id, __u32 *value_type_id)
943 {
944         const struct btf_type *container_type;
945         const struct btf_member *key, *value;
946         const size_t max_name = 256;
947         char container_name[max_name];
948         __s64 key_size, value_size;
949         __s32 container_id;
950
951         if (snprintf(container_name, max_name, "____btf_map_%s", map_name) ==
952             max_name) {
953                 pr_warn("map:%s length of '____btf_map_%s' is too long\n",
954                         map_name, map_name);
955                 return -EINVAL;
956         }
957
958         container_id = btf__find_by_name(btf, container_name);
959         if (container_id < 0) {
960                 pr_debug("map:%s container_name:%s cannot be found in BTF. Missing BPF_ANNOTATE_KV_PAIR?\n",
961                          map_name, container_name);
962                 return container_id;
963         }
964
965         container_type = btf__type_by_id(btf, container_id);
966         if (!container_type) {
967                 pr_warn("map:%s cannot find BTF type for container_id:%u\n",
968                         map_name, container_id);
969                 return -EINVAL;
970         }
971
972         if (!btf_is_struct(container_type) || btf_vlen(container_type) < 2) {
973                 pr_warn("map:%s container_name:%s is an invalid container struct\n",
974                         map_name, container_name);
975                 return -EINVAL;
976         }
977
978         key = btf_members(container_type);
979         value = key + 1;
980
981         key_size = btf__resolve_size(btf, key->type);
982         if (key_size < 0) {
983                 pr_warn("map:%s invalid BTF key_type_size\n", map_name);
984                 return key_size;
985         }
986
987         if (expected_key_size != key_size) {
988                 pr_warn("map:%s btf_key_type_size:%u != map_def_key_size:%u\n",
989                         map_name, (__u32)key_size, expected_key_size);
990                 return -EINVAL;
991         }
992
993         value_size = btf__resolve_size(btf, value->type);
994         if (value_size < 0) {
995                 pr_warn("map:%s invalid BTF value_type_size\n", map_name);
996                 return value_size;
997         }
998
999         if (expected_value_size != value_size) {
1000                 pr_warn("map:%s btf_value_type_size:%u != map_def_value_size:%u\n",
1001                         map_name, (__u32)value_size, expected_value_size);
1002                 return -EINVAL;
1003         }
1004
1005         *key_type_id = key->type;
1006         *value_type_id = value->type;
1007
1008         return 0;
1009 }
1010
1011 struct btf_ext_sec_setup_param {
1012         __u32 off;
1013         __u32 len;
1014         __u32 min_rec_size;
1015         struct btf_ext_info *ext_info;
1016         const char *desc;
1017 };
1018
1019 static int btf_ext_setup_info(struct btf_ext *btf_ext,
1020                               struct btf_ext_sec_setup_param *ext_sec)
1021 {
1022         const struct btf_ext_info_sec *sinfo;
1023         struct btf_ext_info *ext_info;
1024         __u32 info_left, record_size;
1025         /* The start of the info sec (including the __u32 record_size). */
1026         void *info;
1027
1028         if (ext_sec->len == 0)
1029                 return 0;
1030
1031         if (ext_sec->off & 0x03) {
1032                 pr_debug(".BTF.ext %s section is not aligned to 4 bytes\n",
1033                      ext_sec->desc);
1034                 return -EINVAL;
1035         }
1036
1037         info = btf_ext->data + btf_ext->hdr->hdr_len + ext_sec->off;
1038         info_left = ext_sec->len;
1039
1040         if (btf_ext->data + btf_ext->data_size < info + ext_sec->len) {
1041                 pr_debug("%s section (off:%u len:%u) is beyond the end of the ELF section .BTF.ext\n",
1042                          ext_sec->desc, ext_sec->off, ext_sec->len);
1043                 return -EINVAL;
1044         }
1045
1046         /* At least a record size */
1047         if (info_left < sizeof(__u32)) {
1048                 pr_debug(".BTF.ext %s record size not found\n", ext_sec->desc);
1049                 return -EINVAL;
1050         }
1051
1052         /* The record size needs to meet the minimum standard */
1053         record_size = *(__u32 *)info;
1054         if (record_size < ext_sec->min_rec_size ||
1055             record_size & 0x03) {
1056                 pr_debug("%s section in .BTF.ext has invalid record size %u\n",
1057                          ext_sec->desc, record_size);
1058                 return -EINVAL;
1059         }
1060
1061         sinfo = info + sizeof(__u32);
1062         info_left -= sizeof(__u32);
1063
1064         /* If no records, return failure now so .BTF.ext won't be used. */
1065         if (!info_left) {
1066                 pr_debug("%s section in .BTF.ext has no records", ext_sec->desc);
1067                 return -EINVAL;
1068         }
1069
1070         while (info_left) {
1071                 unsigned int sec_hdrlen = sizeof(struct btf_ext_info_sec);
1072                 __u64 total_record_size;
1073                 __u32 num_records;
1074
1075                 if (info_left < sec_hdrlen) {
1076                         pr_debug("%s section header is not found in .BTF.ext\n",
1077                              ext_sec->desc);
1078                         return -EINVAL;
1079                 }
1080
1081                 num_records = sinfo->num_info;
1082                 if (num_records == 0) {
1083                         pr_debug("%s section has incorrect num_records in .BTF.ext\n",
1084                              ext_sec->desc);
1085                         return -EINVAL;
1086                 }
1087
1088                 total_record_size = sec_hdrlen +
1089                                     (__u64)num_records * record_size;
1090                 if (info_left < total_record_size) {
1091                         pr_debug("%s section has incorrect num_records in .BTF.ext\n",
1092                              ext_sec->desc);
1093                         return -EINVAL;
1094                 }
1095
1096                 info_left -= total_record_size;
1097                 sinfo = (void *)sinfo + total_record_size;
1098         }
1099
1100         ext_info = ext_sec->ext_info;
1101         ext_info->len = ext_sec->len - sizeof(__u32);
1102         ext_info->rec_size = record_size;
1103         ext_info->info = info + sizeof(__u32);
1104
1105         return 0;
1106 }
1107
1108 static int btf_ext_setup_func_info(struct btf_ext *btf_ext)
1109 {
1110         struct btf_ext_sec_setup_param param = {
1111                 .off = btf_ext->hdr->func_info_off,
1112                 .len = btf_ext->hdr->func_info_len,
1113                 .min_rec_size = sizeof(struct bpf_func_info_min),
1114                 .ext_info = &btf_ext->func_info,
1115                 .desc = "func_info"
1116         };
1117
1118         return btf_ext_setup_info(btf_ext, &param);
1119 }
1120
1121 static int btf_ext_setup_line_info(struct btf_ext *btf_ext)
1122 {
1123         struct btf_ext_sec_setup_param param = {
1124                 .off = btf_ext->hdr->line_info_off,
1125                 .len = btf_ext->hdr->line_info_len,
1126                 .min_rec_size = sizeof(struct bpf_line_info_min),
1127                 .ext_info = &btf_ext->line_info,
1128                 .desc = "line_info",
1129         };
1130
1131         return btf_ext_setup_info(btf_ext, &param);
1132 }
1133
1134 static int btf_ext_setup_field_reloc(struct btf_ext *btf_ext)
1135 {
1136         struct btf_ext_sec_setup_param param = {
1137                 .off = btf_ext->hdr->field_reloc_off,
1138                 .len = btf_ext->hdr->field_reloc_len,
1139                 .min_rec_size = sizeof(struct bpf_field_reloc),
1140                 .ext_info = &btf_ext->field_reloc_info,
1141                 .desc = "field_reloc",
1142         };
1143
1144         return btf_ext_setup_info(btf_ext, &param);
1145 }
1146
1147 static int btf_ext_parse_hdr(__u8 *data, __u32 data_size)
1148 {
1149         const struct btf_ext_header *hdr = (struct btf_ext_header *)data;
1150
1151         if (data_size < offsetofend(struct btf_ext_header, hdr_len) ||
1152             data_size < hdr->hdr_len) {
1153                 pr_debug("BTF.ext header not found");
1154                 return -EINVAL;
1155         }
1156
1157         if (hdr->magic != BTF_MAGIC) {
1158                 pr_debug("Invalid BTF.ext magic:%x\n", hdr->magic);
1159                 return -EINVAL;
1160         }
1161
1162         if (hdr->version != BTF_VERSION) {
1163                 pr_debug("Unsupported BTF.ext version:%u\n", hdr->version);
1164                 return -ENOTSUP;
1165         }
1166
1167         if (hdr->flags) {
1168                 pr_debug("Unsupported BTF.ext flags:%x\n", hdr->flags);
1169                 return -ENOTSUP;
1170         }
1171
1172         if (data_size == hdr->hdr_len) {
1173                 pr_debug("BTF.ext has no data\n");
1174                 return -EINVAL;
1175         }
1176
1177         return 0;
1178 }
1179
1180 void btf_ext__free(struct btf_ext *btf_ext)
1181 {
1182         if (IS_ERR_OR_NULL(btf_ext))
1183                 return;
1184         free(btf_ext->data);
1185         free(btf_ext);
1186 }
1187
1188 struct btf_ext *btf_ext__new(__u8 *data, __u32 size)
1189 {
1190         struct btf_ext *btf_ext;
1191         int err;
1192
1193         err = btf_ext_parse_hdr(data, size);
1194         if (err)
1195                 return ERR_PTR(err);
1196
1197         btf_ext = calloc(1, sizeof(struct btf_ext));
1198         if (!btf_ext)
1199                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1200
1201         btf_ext->data_size = size;
1202         btf_ext->data = malloc(size);
1203         if (!btf_ext->data) {
1204                 err = -ENOMEM;
1205                 goto done;
1206         }
1207         memcpy(btf_ext->data, data, size);
1208
1209         if (btf_ext->hdr->hdr_len <
1210             offsetofend(struct btf_ext_header, line_info_len))
1211                 goto done;
1212         err = btf_ext_setup_func_info(btf_ext);
1213         if (err)
1214                 goto done;
1215
1216         err = btf_ext_setup_line_info(btf_ext);
1217         if (err)
1218                 goto done;
1219
1220         if (btf_ext->hdr->hdr_len <
1221             offsetofend(struct btf_ext_header, field_reloc_len))
1222                 goto done;
1223         err = btf_ext_setup_field_reloc(btf_ext);
1224         if (err)
1225                 goto done;
1226
1227 done:
1228         if (err) {
1229                 btf_ext__free(btf_ext);
1230                 return ERR_PTR(err);
1231         }
1232
1233         return btf_ext;
1234 }
1235
1236 const void *btf_ext__get_raw_data(const struct btf_ext *btf_ext, __u32 *size)
1237 {
1238         *size = btf_ext->data_size;
1239         return btf_ext->data;
1240 }
1241
1242 static int btf_ext_reloc_info(const struct btf *btf,
1243                               const struct btf_ext_info *ext_info,
1244                               const char *sec_name, __u32 insns_cnt,
1245                               void **info, __u32 *cnt)
1246 {
1247         __u32 sec_hdrlen = sizeof(struct btf_ext_info_sec);
1248         __u32 i, record_size, existing_len, records_len;
1249         struct btf_ext_info_sec *sinfo;
1250         const char *info_sec_name;
1251         __u64 remain_len;
1252         void *data;
1253
1254         record_size = ext_info->rec_size;
1255         sinfo = ext_info->info;
1256         remain_len = ext_info->len;
1257         while (remain_len > 0) {
1258                 records_len = sinfo->num_info * record_size;
1259                 info_sec_name = btf__name_by_offset(btf, sinfo->sec_name_off);
1260                 if (strcmp(info_sec_name, sec_name)) {
1261                         remain_len -= sec_hdrlen + records_len;
1262                         sinfo = (void *)sinfo + sec_hdrlen + records_len;
1263                         continue;
1264                 }
1265
1266                 existing_len = (*cnt) * record_size;
1267                 data = realloc(*info, existing_len + records_len);
1268                 if (!data)
1269                         return -ENOMEM;
1270
1271                 memcpy(data + existing_len, sinfo->data, records_len);
1272                 /* adjust insn_off only, the rest data will be passed
1273                  * to the kernel.
1274                  */
1275                 for (i = 0; i < sinfo->num_info; i++) {
1276                         __u32 *insn_off;
1277
1278                         insn_off = data + existing_len + (i * record_size);
1279                         *insn_off = *insn_off / sizeof(struct bpf_insn) +
1280                                 insns_cnt;
1281                 }
1282                 *info = data;
1283                 *cnt += sinfo->num_info;
1284                 return 0;
1285         }
1286
1287         return -ENOENT;
1288 }
1289
1290 int btf_ext__reloc_func_info(const struct btf *btf,
1291                              const struct btf_ext *btf_ext,
1292                              const char *sec_name, __u32 insns_cnt,
1293                              void **func_info, __u32 *cnt)
1294 {
1295         return btf_ext_reloc_info(btf, &btf_ext->func_info, sec_name,
1296                                   insns_cnt, func_info, cnt);
1297 }
1298
1299 int btf_ext__reloc_line_info(const struct btf *btf,
1300                              const struct btf_ext *btf_ext,
1301                              const char *sec_name, __u32 insns_cnt,
1302                              void **line_info, __u32 *cnt)
1303 {
1304         return btf_ext_reloc_info(btf, &btf_ext->line_info, sec_name,
1305                                   insns_cnt, line_info, cnt);
1306 }
1307
1308 __u32 btf_ext__func_info_rec_size(const struct btf_ext *btf_ext)
1309 {
1310         return btf_ext->func_info.rec_size;
1311 }
1312
1313 __u32 btf_ext__line_info_rec_size(const struct btf_ext *btf_ext)
1314 {
1315         return btf_ext->line_info.rec_size;
1316 }
1317
1318 struct btf_dedup;
1319
1320 static struct btf_dedup *btf_dedup_new(struct btf *btf, struct btf_ext *btf_ext,
1321                                        const struct btf_dedup_opts *opts);
1322 static void btf_dedup_free(struct btf_dedup *d);
1323 static int btf_dedup_strings(struct btf_dedup *d);
1324 static int btf_dedup_prim_types(struct btf_dedup *d);
1325 static int btf_dedup_struct_types(struct btf_dedup *d);
1326 static int btf_dedup_ref_types(struct btf_dedup *d);
1327 static int btf_dedup_compact_types(struct btf_dedup *d);
1328 static int btf_dedup_remap_types(struct btf_dedup *d);
1329
1330 /*
1331  * Deduplicate BTF types and strings.
1332  *
1333  * BTF dedup algorithm takes as an input `struct btf` representing `.BTF` ELF
1334  * section with all BTF type descriptors and string data. It overwrites that
1335  * memory in-place with deduplicated types and strings without any loss of
1336  * information. If optional `struct btf_ext` representing '.BTF.ext' ELF section
1337  * is provided, all the strings referenced from .BTF.ext section are honored
1338  * and updated to point to the right offsets after deduplication.
1339  *
1340  * If function returns with error, type/string data might be garbled and should
1341  * be discarded.
1342  *
1343  * More verbose and detailed description of both problem btf_dedup is solving,
1344  * as well as solution could be found at:
1345  * https://facebookmicrosites.github.io/bpf/blog/2018/11/14/btf-enhancement.html
1346  *
1347  * Problem description and justification
1348  * =====================================
1349  *
1350  * BTF type information is typically emitted either as a result of conversion
1351  * from DWARF to BTF or directly by compiler. In both cases, each compilation
1352  * unit contains information about a subset of all the types that are used
1353  * in an application. These subsets are frequently overlapping and contain a lot
1354  * of duplicated information when later concatenated together into a single
1355  * binary. This algorithm ensures that each unique type is represented by single
1356  * BTF type descriptor, greatly reducing resulting size of BTF data.
1357  *
1358  * Compilation unit isolation and subsequent duplication of data is not the only
1359  * problem. The same type hierarchy (e.g., struct and all the type that struct
1360  * references) in different compilation units can be represented in BTF to
1361  * various degrees of completeness (or, rather, incompleteness) due to
1362  * struct/union forward declarations.
1363  *
1364  * Let's take a look at an example, that we'll use to better understand the
1365  * problem (and solution). Suppose we have two compilation units, each using
1366  * same `struct S`, but each of them having incomplete type information about
1367  * struct's fields:
1368  *
1369  * // CU #1:
1370  * struct S;
1371  * struct A {
1372  *      int a;
1373  *      struct A* self;
1374  *      struct S* parent;
1375  * };
1376  * struct B;
1377  * struct S {
1378  *      struct A* a_ptr;
1379  *      struct B* b_ptr;
1380  * };
1381  *
1382  * // CU #2:
1383  * struct S;
1384  * struct A;
1385  * struct B {
1386  *      int b;
1387  *      struct B* self;
1388  *      struct S* parent;
1389  * };
1390  * struct S {
1391  *      struct A* a_ptr;
1392  *      struct B* b_ptr;
1393  * };
1394  *
1395  * In case of CU #1, BTF data will know only that `struct B` exist (but no
1396  * more), but will know the complete type information about `struct A`. While
1397  * for CU #2, it will know full type information about `struct B`, but will
1398  * only know about forward declaration of `struct A` (in BTF terms, it will
1399  * have `BTF_KIND_FWD` type descriptor with name `B`).
1400  *
1401  * This compilation unit isolation means that it's possible that there is no
1402  * single CU with complete type information describing structs `S`, `A`, and
1403  * `B`. Also, we might get tons of duplicated and redundant type information.
1404  *
1405  * Additional complication we need to keep in mind comes from the fact that
1406  * types, in general, can form graphs containing cycles, not just DAGs.
1407  *
1408  * While algorithm does deduplication, it also merges and resolves type
1409  * information (unless disabled throught `struct btf_opts`), whenever possible.
1410  * E.g., in the example above with two compilation units having partial type
1411  * information for structs `A` and `B`, the output of algorithm will emit
1412  * a single copy of each BTF type that describes structs `A`, `B`, and `S`
1413  * (as well as type information for `int` and pointers), as if they were defined
1414  * in a single compilation unit as:
1415  *
1416  * struct A {
1417  *      int a;
1418  *      struct A* self;
1419  *      struct S* parent;
1420  * };
1421  * struct B {
1422  *      int b;
1423  *      struct B* self;
1424  *      struct S* parent;
1425  * };
1426  * struct S {
1427  *      struct A* a_ptr;
1428  *      struct B* b_ptr;
1429  * };
1430  *
1431  * Algorithm summary
1432  * =================
1433  *
1434  * Algorithm completes its work in 6 separate passes:
1435  *
1436  * 1. Strings deduplication.
1437  * 2. Primitive types deduplication (int, enum, fwd).
1438  * 3. Struct/union types deduplication.
1439  * 4. Reference types deduplication (pointers, typedefs, arrays, funcs, func
1440  *    protos, and const/volatile/restrict modifiers).
1441  * 5. Types compaction.
1442  * 6. Types remapping.
1443  *
1444  * Algorithm determines canonical type descriptor, which is a single
1445  * representative type for each truly unique type. This canonical type is the
1446  * one that will go into final deduplicated BTF type information. For
1447  * struct/unions, it is also the type that algorithm will merge additional type
1448  * information into (while resolving FWDs), as it discovers it from data in
1449  * other CUs. Each input BTF type eventually gets either mapped to itself, if
1450  * that type is canonical, or to some other type, if that type is equivalent
1451  * and was chosen as canonical representative. This mapping is stored in
1452  * `btf_dedup->map` array. This map is also used to record STRUCT/UNION that
1453  * FWD type got resolved to.
1454  *
1455  * To facilitate fast discovery of canonical types, we also maintain canonical
1456  * index (`btf_dedup->dedup_table`), which maps type descriptor's signature hash
1457  * (i.e., hashed kind, name, size, fields, etc) into a list of canonical types
1458  * that match that signature. With sufficiently good choice of type signature
1459  * hashing function, we can limit number of canonical types for each unique type
1460  * signature to a very small number, allowing to find canonical type for any
1461  * duplicated type very quickly.
1462  *
1463  * Struct/union deduplication is the most critical part and algorithm for
1464  * deduplicating structs/unions is described in greater details in comments for
1465  * `btf_dedup_is_equiv` function.
1466  */
1467 int btf__dedup(struct btf *btf, struct btf_ext *btf_ext,
1468                const struct btf_dedup_opts *opts)
1469 {
1470         struct btf_dedup *d = btf_dedup_new(btf, btf_ext, opts);
1471         int err;
1472
1473         if (IS_ERR(d)) {
1474                 pr_debug("btf_dedup_new failed: %ld", PTR_ERR(d));
1475                 return -EINVAL;
1476         }
1477
1478         err = btf_dedup_strings(d);
1479         if (err < 0) {
1480                 pr_debug("btf_dedup_strings failed:%d\n", err);
1481                 goto done;
1482         }
1483         err = btf_dedup_prim_types(d);
1484         if (err < 0) {
1485                 pr_debug("btf_dedup_prim_types failed:%d\n", err);
1486                 goto done;
1487         }
1488         err = btf_dedup_struct_types(d);
1489         if (err < 0) {
1490                 pr_debug("btf_dedup_struct_types failed:%d\n", err);
1491                 goto done;
1492         }
1493         err = btf_dedup_ref_types(d);
1494         if (err < 0) {
1495                 pr_debug("btf_dedup_ref_types failed:%d\n", err);
1496                 goto done;
1497         }
1498         err = btf_dedup_compact_types(d);
1499         if (err < 0) {
1500                 pr_debug("btf_dedup_compact_types failed:%d\n", err);
1501                 goto done;
1502         }
1503         err = btf_dedup_remap_types(d);
1504         if (err < 0) {
1505                 pr_debug("btf_dedup_remap_types failed:%d\n", err);
1506                 goto done;
1507         }
1508
1509 done:
1510         btf_dedup_free(d);
1511         return err;
1512 }
1513
1514 #define BTF_UNPROCESSED_ID ((__u32)-1)
1515 #define BTF_IN_PROGRESS_ID ((__u32)-2)
1516
1517 struct btf_dedup {
1518         /* .BTF section to be deduped in-place */
1519         struct btf *btf;
1520         /*
1521          * Optional .BTF.ext section. When provided, any strings referenced
1522          * from it will be taken into account when deduping strings
1523          */
1524         struct btf_ext *btf_ext;
1525         /*
1526          * This is a map from any type's signature hash to a list of possible
1527          * canonical representative type candidates. Hash collisions are
1528          * ignored, so even types of various kinds can share same list of
1529          * candidates, which is fine because we rely on subsequent
1530          * btf_xxx_equal() checks to authoritatively verify type equality.
1531          */
1532         struct hashmap *dedup_table;
1533         /* Canonical types map */
1534         __u32 *map;
1535         /* Hypothetical mapping, used during type graph equivalence checks */
1536         __u32 *hypot_map;
1537         __u32 *hypot_list;
1538         size_t hypot_cnt;
1539         size_t hypot_cap;
1540         /* Various option modifying behavior of algorithm */
1541         struct btf_dedup_opts opts;
1542 };
1543
1544 struct btf_str_ptr {
1545         const char *str;
1546         __u32 new_off;
1547         bool used;
1548 };
1549
1550 struct btf_str_ptrs {
1551         struct btf_str_ptr *ptrs;
1552         const char *data;
1553         __u32 cnt;
1554         __u32 cap;
1555 };
1556
1557 static long hash_combine(long h, long value)
1558 {
1559         return h * 31 + value;
1560 }
1561
1562 #define for_each_dedup_cand(d, node, hash) \
1563         hashmap__for_each_key_entry(d->dedup_table, node, (void *)hash)
1564
1565 static int btf_dedup_table_add(struct btf_dedup *d, long hash, __u32 type_id)
1566 {
1567         return hashmap__append(d->dedup_table,
1568                                (void *)hash, (void *)(long)type_id);
1569 }
1570
1571 static int btf_dedup_hypot_map_add(struct btf_dedup *d,
1572                                    __u32 from_id, __u32 to_id)
1573 {
1574         if (d->hypot_cnt == d->hypot_cap) {
1575                 __u32 *new_list;
1576
1577                 d->hypot_cap += max((size_t)16, d->hypot_cap / 2);
1578                 new_list = realloc(d->hypot_list, sizeof(__u32) * d->hypot_cap);
1579                 if (!new_list)
1580                         return -ENOMEM;
1581                 d->hypot_list = new_list;
1582         }
1583         d->hypot_list[d->hypot_cnt++] = from_id;
1584         d->hypot_map[from_id] = to_id;
1585         return 0;
1586 }
1587
1588 static void btf_dedup_clear_hypot_map(struct btf_dedup *d)
1589 {
1590         int i;
1591
1592         for (i = 0; i < d->hypot_cnt; i++)
1593                 d->hypot_map[d->hypot_list[i]] = BTF_UNPROCESSED_ID;
1594         d->hypot_cnt = 0;
1595 }
1596
1597 static void btf_dedup_free(struct btf_dedup *d)
1598 {
1599         hashmap__free(d->dedup_table);
1600         d->dedup_table = NULL;
1601
1602         free(d->map);
1603         d->map = NULL;
1604
1605         free(d->hypot_map);
1606         d->hypot_map = NULL;
1607
1608         free(d->hypot_list);
1609         d->hypot_list = NULL;
1610
1611         free(d);
1612 }
1613
1614 static size_t btf_dedup_identity_hash_fn(const void *key, void *ctx)
1615 {
1616         return (size_t)key;
1617 }
1618
1619 static size_t btf_dedup_collision_hash_fn(const void *key, void *ctx)
1620 {
1621         return 0;
1622 }
1623
1624 static bool btf_dedup_equal_fn(const void *k1, const void *k2, void *ctx)
1625 {
1626         return k1 == k2;
1627 }
1628
1629 static struct btf_dedup *btf_dedup_new(struct btf *btf, struct btf_ext *btf_ext,
1630                                        const struct btf_dedup_opts *opts)
1631 {
1632         struct btf_dedup *d = calloc(1, sizeof(struct btf_dedup));
1633         hashmap_hash_fn hash_fn = btf_dedup_identity_hash_fn;
1634         int i, err = 0;
1635
1636         if (!d)
1637                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1638
1639         d->opts.dont_resolve_fwds = opts && opts->dont_resolve_fwds;
1640         /* dedup_table_size is now used only to force collisions in tests */
1641         if (opts && opts->dedup_table_size == 1)
1642                 hash_fn = btf_dedup_collision_hash_fn;
1643
1644         d->btf = btf;
1645         d->btf_ext = btf_ext;
1646
1647         d->dedup_table = hashmap__new(hash_fn, btf_dedup_equal_fn, NULL);
1648         if (IS_ERR(d->dedup_table)) {
1649                 err = PTR_ERR(d->dedup_table);
1650                 d->dedup_table = NULL;
1651                 goto done;
1652         }
1653
1654         d->map = malloc(sizeof(__u32) * (1 + btf->nr_types));
1655         if (!d->map) {
1656                 err = -ENOMEM;
1657                 goto done;
1658         }
1659         /* special BTF "void" type is made canonical immediately */
1660         d->map[0] = 0;
1661         for (i = 1; i <= btf->nr_types; i++) {
1662                 struct btf_type *t = d->btf->types[i];
1663
1664                 /* VAR and DATASEC are never deduped and are self-canonical */
1665                 if (btf_is_var(t) || btf_is_datasec(t))
1666                         d->map[i] = i;
1667                 else
1668                         d->map[i] = BTF_UNPROCESSED_ID;
1669         }
1670
1671         d->hypot_map = malloc(sizeof(__u32) * (1 + btf->nr_types));
1672         if (!d->hypot_map) {
1673                 err = -ENOMEM;
1674                 goto done;
1675         }
1676         for (i = 0; i <= btf->nr_types; i++)
1677                 d->hypot_map[i] = BTF_UNPROCESSED_ID;
1678
1679 done:
1680         if (err) {
1681                 btf_dedup_free(d);
1682                 return ERR_PTR(err);
1683         }
1684
1685         return d;
1686 }
1687
1688 typedef int (*str_off_fn_t)(__u32 *str_off_ptr, void *ctx);
1689
1690 /*
1691  * Iterate over all possible places in .BTF and .BTF.ext that can reference
1692  * string and pass pointer to it to a provided callback `fn`.
1693  */
1694 static int btf_for_each_str_off(struct btf_dedup *d, str_off_fn_t fn, void *ctx)
1695 {
1696         void *line_data_cur, *line_data_end;
1697         int i, j, r, rec_size;
1698         struct btf_type *t;
1699
1700         for (i = 1; i <= d->btf->nr_types; i++) {
1701                 t = d->btf->types[i];
1702                 r = fn(&t->name_off, ctx);
1703                 if (r)
1704                         return r;
1705
1706                 switch (btf_kind(t)) {
1707                 case BTF_KIND_STRUCT:
1708                 case BTF_KIND_UNION: {
1709                         struct btf_member *m = btf_members(t);
1710                         __u16 vlen = btf_vlen(t);
1711
1712                         for (j = 0; j < vlen; j++) {
1713                                 r = fn(&m->name_off, ctx);
1714                                 if (r)
1715                                         return r;
1716                                 m++;
1717                         }
1718                         break;
1719                 }
1720                 case BTF_KIND_ENUM: {
1721                         struct btf_enum *m = btf_enum(t);
1722                         __u16 vlen = btf_vlen(t);
1723
1724                         for (j = 0; j < vlen; j++) {
1725                                 r = fn(&m->name_off, ctx);
1726                                 if (r)
1727                                         return r;
1728                                 m++;
1729                         }
1730                         break;
1731                 }
1732                 case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
1733                         struct btf_param *m = btf_params(t);
1734                         __u16 vlen = btf_vlen(t);
1735
1736                         for (j = 0; j < vlen; j++) {
1737                                 r = fn(&m->name_off, ctx);
1738                                 if (r)
1739                                         return r;
1740                                 m++;
1741                         }
1742                         break;
1743                 }
1744                 default:
1745                         break;
1746                 }
1747         }
1748
1749         if (!d->btf_ext)
1750                 return 0;
1751
1752         line_data_cur = d->btf_ext->line_info.info;
1753         line_data_end = d->btf_ext->line_info.info + d->btf_ext->line_info.len;
1754         rec_size = d->btf_ext->line_info.rec_size;
1755
1756         while (line_data_cur < line_data_end) {
1757                 struct btf_ext_info_sec *sec = line_data_cur;
1758                 struct bpf_line_info_min *line_info;
1759                 __u32 num_info = sec->num_info;
1760
1761                 r = fn(&sec->sec_name_off, ctx);
1762                 if (r)
1763                         return r;
1764
1765                 line_data_cur += sizeof(struct btf_ext_info_sec);
1766                 for (i = 0; i < num_info; i++) {
1767                         line_info = line_data_cur;
1768                         r = fn(&line_info->file_name_off, ctx);
1769                         if (r)
1770                                 return r;
1771                         r = fn(&line_info->line_off, ctx);
1772                         if (r)
1773                                 return r;
1774                         line_data_cur += rec_size;
1775                 }
1776         }
1777
1778         return 0;
1779 }
1780
1781 static int str_sort_by_content(const void *a1, const void *a2)
1782 {
1783         const struct btf_str_ptr *p1 = a1;
1784         const struct btf_str_ptr *p2 = a2;
1785
1786         return strcmp(p1->str, p2->str);
1787 }
1788
1789 static int str_sort_by_offset(const void *a1, const void *a2)
1790 {
1791         const struct btf_str_ptr *p1 = a1;
1792         const struct btf_str_ptr *p2 = a2;
1793
1794         if (p1->str != p2->str)
1795                 return p1->str < p2->str ? -1 : 1;
1796         return 0;
1797 }
1798
1799 static int btf_dedup_str_ptr_cmp(const void *str_ptr, const void *pelem)
1800 {
1801         const struct btf_str_ptr *p = pelem;
1802
1803         if (str_ptr != p->str)
1804                 return (const char *)str_ptr < p->str ? -1 : 1;
1805         return 0;
1806 }
1807
1808 static int btf_str_mark_as_used(__u32 *str_off_ptr, void *ctx)
1809 {
1810         struct btf_str_ptrs *strs;
1811         struct btf_str_ptr *s;
1812
1813         if (*str_off_ptr == 0)
1814                 return 0;
1815
1816         strs = ctx;
1817         s = bsearch(strs->data + *str_off_ptr, strs->ptrs, strs->cnt,
1818                     sizeof(struct btf_str_ptr), btf_dedup_str_ptr_cmp);
1819         if (!s)
1820                 return -EINVAL;
1821         s->used = true;
1822         return 0;
1823 }
1824
1825 static int btf_str_remap_offset(__u32 *str_off_ptr, void *ctx)
1826 {
1827         struct btf_str_ptrs *strs;
1828         struct btf_str_ptr *s;
1829
1830         if (*str_off_ptr == 0)
1831                 return 0;
1832
1833         strs = ctx;
1834         s = bsearch(strs->data + *str_off_ptr, strs->ptrs, strs->cnt,
1835                     sizeof(struct btf_str_ptr), btf_dedup_str_ptr_cmp);
1836         if (!s)
1837                 return -EINVAL;
1838         *str_off_ptr = s->new_off;
1839         return 0;
1840 }
1841
1842 /*
1843  * Dedup string and filter out those that are not referenced from either .BTF
1844  * or .BTF.ext (if provided) sections.
1845  *
1846  * This is done by building index of all strings in BTF's string section,
1847  * then iterating over all entities that can reference strings (e.g., type
1848  * names, struct field names, .BTF.ext line info, etc) and marking corresponding
1849  * strings as used. After that all used strings are deduped and compacted into
1850  * sequential blob of memory and new offsets are calculated. Then all the string
1851  * references are iterated again and rewritten using new offsets.
1852  */
1853 static int btf_dedup_strings(struct btf_dedup *d)
1854 {
1855         const struct btf_header *hdr = d->btf->hdr;
1856         char *start = (char *)d->btf->nohdr_data + hdr->str_off;
1857         char *end = start + d->btf->hdr->str_len;
1858         char *p = start, *tmp_strs = NULL;
1859         struct btf_str_ptrs strs = {
1860                 .cnt = 0,
1861                 .cap = 0,
1862                 .ptrs = NULL,
1863                 .data = start,
1864         };
1865         int i, j, err = 0, grp_idx;
1866         bool grp_used;
1867
1868         /* build index of all strings */
1869         while (p < end) {
1870                 if (strs.cnt + 1 > strs.cap) {
1871                         struct btf_str_ptr *new_ptrs;
1872
1873                         strs.cap += max(strs.cnt / 2, 16U);
1874                         new_ptrs = realloc(strs.ptrs,
1875                                            sizeof(strs.ptrs[0]) * strs.cap);
1876                         if (!new_ptrs) {
1877                                 err = -ENOMEM;
1878                                 goto done;
1879                         }
1880                         strs.ptrs = new_ptrs;
1881                 }
1882
1883                 strs.ptrs[strs.cnt].str = p;
1884                 strs.ptrs[strs.cnt].used = false;
1885
1886                 p += strlen(p) + 1;
1887                 strs.cnt++;
1888         }
1889
1890         /* temporary storage for deduplicated strings */
1891         tmp_strs = malloc(d->btf->hdr->str_len);
1892         if (!tmp_strs) {
1893                 err = -ENOMEM;
1894                 goto done;
1895         }
1896
1897         /* mark all used strings */
1898         strs.ptrs[0].used = true;
1899         err = btf_for_each_str_off(d, btf_str_mark_as_used, &strs);
1900         if (err)
1901                 goto done;
1902
1903         /* sort strings by context, so that we can identify duplicates */
1904         qsort(strs.ptrs, strs.cnt, sizeof(strs.ptrs[0]), str_sort_by_content);
1905
1906         /*
1907          * iterate groups of equal strings and if any instance in a group was
1908          * referenced, emit single instance and remember new offset
1909          */
1910         p = tmp_strs;
1911         grp_idx = 0;
1912         grp_used = strs.ptrs[0].used;
1913         /* iterate past end to avoid code duplication after loop */
1914         for (i = 1; i <= strs.cnt; i++) {
1915                 /*
1916                  * when i == strs.cnt, we want to skip string comparison and go
1917                  * straight to handling last group of strings (otherwise we'd
1918                  * need to handle last group after the loop w/ duplicated code)
1919                  */
1920                 if (i < strs.cnt &&
1921                     !strcmp(strs.ptrs[i].str, strs.ptrs[grp_idx].str)) {
1922                         grp_used = grp_used || strs.ptrs[i].used;
1923                         continue;
1924                 }
1925
1926                 /*
1927                  * this check would have been required after the loop to handle
1928                  * last group of strings, but due to <= condition in a loop
1929                  * we avoid that duplication
1930                  */
1931                 if (grp_used) {
1932                         int new_off = p - tmp_strs;
1933                         __u32 len = strlen(strs.ptrs[grp_idx].str);
1934
1935                         memmove(p, strs.ptrs[grp_idx].str, len + 1);
1936                         for (j = grp_idx; j < i; j++)
1937                                 strs.ptrs[j].new_off = new_off;
1938                         p += len + 1;
1939                 }
1940
1941                 if (i < strs.cnt) {
1942                         grp_idx = i;
1943                         grp_used = strs.ptrs[i].used;
1944                 }
1945         }
1946
1947         /* replace original strings with deduped ones */
1948         d->btf->hdr->str_len = p - tmp_strs;
1949         memmove(start, tmp_strs, d->btf->hdr->str_len);
1950         end = start + d->btf->hdr->str_len;
1951
1952         /* restore original order for further binary search lookups */
1953         qsort(strs.ptrs, strs.cnt, sizeof(strs.ptrs[0]), str_sort_by_offset);
1954
1955         /* remap string offsets */
1956         err = btf_for_each_str_off(d, btf_str_remap_offset, &strs);
1957         if (err)
1958                 goto done;
1959
1960         d->btf->hdr->str_len = end - start;
1961
1962 done:
1963         free(tmp_strs);
1964         free(strs.ptrs);
1965         return err;
1966 }
1967
1968 static long btf_hash_common(struct btf_type *t)
1969 {
1970         long h;
1971
1972         h = hash_combine(0, t->name_off);
1973         h = hash_combine(h, t->info);
1974         h = hash_combine(h, t->size);
1975         return h;
1976 }
1977
1978 static bool btf_equal_common(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
1979 {
1980         return t1->name_off == t2->name_off &&
1981                t1->info == t2->info &&
1982                t1->size == t2->size;
1983 }
1984
1985 /* Calculate type signature hash of INT. */
1986 static long btf_hash_int(struct btf_type *t)
1987 {
1988         __u32 info = *(__u32 *)(t + 1);
1989         long h;
1990
1991         h = btf_hash_common(t);
1992         h = hash_combine(h, info);
1993         return h;
1994 }
1995
1996 /* Check structural equality of two INTs. */
1997 static bool btf_equal_int(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
1998 {
1999         __u32 info1, info2;
2000
2001         if (!btf_equal_common(t1, t2))
2002                 return false;
2003         info1 = *(__u32 *)(t1 + 1);
2004         info2 = *(__u32 *)(t2 + 1);
2005         return info1 == info2;
2006 }
2007
2008 /* Calculate type signature hash of ENUM. */
2009 static long btf_hash_enum(struct btf_type *t)
2010 {
2011         long h;
2012
2013         /* don't hash vlen and enum members to support enum fwd resolving */
2014         h = hash_combine(0, t->name_off);
2015         h = hash_combine(h, t->info & ~0xffff);
2016         h = hash_combine(h, t->size);
2017         return h;
2018 }
2019
2020 /* Check structural equality of two ENUMs. */
2021 static bool btf_equal_enum(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
2022 {
2023         const struct btf_enum *m1, *m2;
2024         __u16 vlen;
2025         int i;
2026
2027         if (!btf_equal_common(t1, t2))
2028                 return false;
2029
2030         vlen = btf_vlen(t1);
2031         m1 = btf_enum(t1);
2032         m2 = btf_enum(t2);
2033         for (i = 0; i < vlen; i++) {
2034                 if (m1->name_off != m2->name_off || m1->val != m2->val)
2035                         return false;
2036                 m1++;
2037                 m2++;
2038         }
2039         return true;
2040 }
2041
2042 static inline bool btf_is_enum_fwd(struct btf_type *t)
2043 {
2044         return btf_is_enum(t) && btf_vlen(t) == 0;
2045 }
2046
2047 static bool btf_compat_enum(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
2048 {
2049         if (!btf_is_enum_fwd(t1) && !btf_is_enum_fwd(t2))
2050                 return btf_equal_enum(t1, t2);
2051         /* ignore vlen when comparing */
2052         return t1->name_off == t2->name_off &&
2053                (t1->info & ~0xffff) == (t2->info & ~0xffff) &&
2054                t1->size == t2->size;
2055 }
2056
2057 /*
2058  * Calculate type signature hash of STRUCT/UNION, ignoring referenced type IDs,
2059  * as referenced type IDs equivalence is established separately during type
2060  * graph equivalence check algorithm.
2061  */
2062 static long btf_hash_struct(struct btf_type *t)
2063 {
2064         const struct btf_member *member = btf_members(t);
2065         __u32 vlen = btf_vlen(t);
2066         long h = btf_hash_common(t);
2067         int i;
2068
2069         for (i = 0; i < vlen; i++) {
2070                 h = hash_combine(h, member->name_off);
2071                 h = hash_combine(h, member->offset);
2072                 /* no hashing of referenced type ID, it can be unresolved yet */
2073                 member++;
2074         }
2075         return h;
2076 }
2077
2078 /*
2079  * Check structural compatibility of two FUNC_PROTOs, ignoring referenced type
2080  * IDs. This check is performed during type graph equivalence check and
2081  * referenced types equivalence is checked separately.
2082  */
2083 static bool btf_shallow_equal_struct(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
2084 {
2085         const struct btf_member *m1, *m2;
2086         __u16 vlen;
2087         int i;
2088
2089         if (!btf_equal_common(t1, t2))
2090                 return false;
2091
2092         vlen = btf_vlen(t1);
2093         m1 = btf_members(t1);
2094         m2 = btf_members(t2);
2095         for (i = 0; i < vlen; i++) {
2096                 if (m1->name_off != m2->name_off || m1->offset != m2->offset)
2097                         return false;
2098                 m1++;
2099                 m2++;
2100         }
2101         return true;
2102 }
2103
2104 /*
2105  * Calculate type signature hash of ARRAY, including referenced type IDs,
2106  * under assumption that they were already resolved to canonical type IDs and
2107  * are not going to change.
2108  */
2109 static long btf_hash_array(struct btf_type *t)
2110 {
2111         const struct btf_array *info = btf_array(t);
2112         long h = btf_hash_common(t);
2113
2114         h = hash_combine(h, info->type);
2115         h = hash_combine(h, info->index_type);
2116         h = hash_combine(h, info->nelems);
2117         return h;
2118 }
2119
2120 /*
2121  * Check exact equality of two ARRAYs, taking into account referenced
2122  * type IDs, under assumption that they were already resolved to canonical
2123  * type IDs and are not going to change.
2124  * This function is called during reference types deduplication to compare
2125  * ARRAY to potential canonical representative.
2126  */
2127 static bool btf_equal_array(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
2128 {
2129         const struct btf_array *info1, *info2;
2130
2131         if (!btf_equal_common(t1, t2))
2132                 return false;
2133
2134         info1 = btf_array(t1);
2135         info2 = btf_array(t2);
2136         return info1->type == info2->type &&
2137                info1->index_type == info2->index_type &&
2138                info1->nelems == info2->nelems;
2139 }
2140
2141 /*
2142  * Check structural compatibility of two ARRAYs, ignoring referenced type
2143  * IDs. This check is performed during type graph equivalence check and
2144  * referenced types equivalence is checked separately.
2145  */
2146 static bool btf_compat_array(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
2147 {
2148         if (!btf_equal_common(t1, t2))
2149                 return false;
2150
2151         return btf_array(t1)->nelems == btf_array(t2)->nelems;
2152 }
2153
2154 /*
2155  * Calculate type signature hash of FUNC_PROTO, including referenced type IDs,
2156  * under assumption that they were already resolved to canonical type IDs and
2157  * are not going to change.
2158  */
2159 static long btf_hash_fnproto(struct btf_type *t)
2160 {
2161         const struct btf_param *member = btf_params(t);
2162         __u16 vlen = btf_vlen(t);
2163         long h = btf_hash_common(t);
2164         int i;
2165
2166         for (i = 0; i < vlen; i++) {
2167                 h = hash_combine(h, member->name_off);
2168                 h = hash_combine(h, member->type);
2169                 member++;
2170         }
2171         return h;
2172 }
2173
2174 /*
2175  * Check exact equality of two FUNC_PROTOs, taking into account referenced
2176  * type IDs, under assumption that they were already resolved to canonical
2177  * type IDs and are not going to change.
2178  * This function is called during reference types deduplication to compare
2179  * FUNC_PROTO to potential canonical representative.
2180  */
2181 static bool btf_equal_fnproto(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
2182 {
2183         const struct btf_param *m1, *m2;
2184         __u16 vlen;
2185         int i;
2186
2187         if (!btf_equal_common(t1, t2))
2188                 return false;
2189
2190         vlen = btf_vlen(t1);
2191         m1 = btf_params(t1);
2192         m2 = btf_params(t2);
2193         for (i = 0; i < vlen; i++) {
2194                 if (m1->name_off != m2->name_off || m1->type != m2->type)
2195                         return false;
2196                 m1++;
2197                 m2++;
2198         }
2199         return true;
2200 }
2201
2202 /*
2203  * Check structural compatibility of two FUNC_PROTOs, ignoring referenced type
2204  * IDs. This check is performed during type graph equivalence check and
2205  * referenced types equivalence is checked separately.
2206  */
2207 static bool btf_compat_fnproto(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
2208 {
2209         const struct btf_param *m1, *m2;
2210         __u16 vlen;
2211         int i;
2212
2213         /* skip return type ID */
2214         if (t1->name_off != t2->name_off || t1->info != t2->info)
2215                 return false;
2216
2217         vlen = btf_vlen(t1);
2218         m1 = btf_params(t1);
2219         m2 = btf_params(t2);
2220         for (i = 0; i < vlen; i++) {
2221                 if (m1->name_off != m2->name_off)
2222                         return false;
2223                 m1++;
2224                 m2++;
2225         }
2226         return true;
2227 }
2228
2229 /*
2230  * Deduplicate primitive types, that can't reference other types, by calculating
2231  * their type signature hash and comparing them with any possible canonical
2232  * candidate. If no canonical candidate matches, type itself is marked as
2233  * canonical and is added into `btf_dedup->dedup_table` as another candidate.
2234  */
2235 static int btf_dedup_prim_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
2236 {
2237         struct btf_type *t = d->btf->types[type_id];
2238         struct hashmap_entry *hash_entry;
2239         struct btf_type *cand;
2240         /* if we don't find equivalent type, then we are canonical */
2241         __u32 new_id = type_id;
2242         __u32 cand_id;
2243         long h;
2244
2245         switch (btf_kind(t)) {
2246         case BTF_KIND_CONST:
2247         case BTF_KIND_VOLATILE:
2248         case BTF_KIND_RESTRICT:
2249         case BTF_KIND_PTR:
2250         case BTF_KIND_TYPEDEF:
2251         case BTF_KIND_ARRAY:
2252         case BTF_KIND_STRUCT:
2253         case BTF_KIND_UNION:
2254         case BTF_KIND_FUNC:
2255         case BTF_KIND_FUNC_PROTO:
2256         case BTF_KIND_VAR:
2257         case BTF_KIND_DATASEC:
2258                 return 0;
2259
2260         case BTF_KIND_INT:
2261                 h = btf_hash_int(t);
2262                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
2263                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
2264                         cand = d->btf->types[cand_id];
2265                         if (btf_equal_int(t, cand)) {
2266                                 new_id = cand_id;
2267                                 break;
2268                         }
2269                 }
2270                 break;
2271
2272         case BTF_KIND_ENUM:
2273                 h = btf_hash_enum(t);
2274                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
2275                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
2276                         cand = d->btf->types[cand_id];
2277                         if (btf_equal_enum(t, cand)) {
2278                                 new_id = cand_id;
2279                                 break;
2280                         }
2281                         if (d->opts.dont_resolve_fwds)
2282                                 continue;
2283                         if (btf_compat_enum(t, cand)) {
2284                                 if (btf_is_enum_fwd(t)) {
2285                                         /* resolve fwd to full enum */
2286                                         new_id = cand_id;
2287                                         break;
2288                                 }
2289                                 /* resolve canonical enum fwd to full enum */
2290                                 d->map[cand_id] = type_id;
2291                         }
2292                 }
2293                 break;
2294
2295         case BTF_KIND_FWD:
2296                 h = btf_hash_common(t);
2297                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
2298                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
2299                         cand = d->btf->types[cand_id];
2300                         if (btf_equal_common(t, cand)) {
2301                                 new_id = cand_id;
2302                                 break;
2303                         }
2304                 }
2305                 break;
2306
2307         default:
2308                 return -EINVAL;
2309         }
2310
2311         d->map[type_id] = new_id;
2312         if (type_id == new_id && btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
2313                 return -ENOMEM;
2314
2315         return 0;
2316 }
2317
2318 static int btf_dedup_prim_types(struct btf_dedup *d)
2319 {
2320         int i, err;
2321
2322         for (i = 1; i <= d->btf->nr_types; i++) {
2323                 err = btf_dedup_prim_type(d, i);
2324                 if (err)
2325                         return err;
2326         }
2327         return 0;
2328 }
2329
2330 /*
2331  * Check whether type is already mapped into canonical one (could be to itself).
2332  */
2333 static inline bool is_type_mapped(struct btf_dedup *d, uint32_t type_id)
2334 {
2335         return d->map[type_id] <= BTF_MAX_NR_TYPES;
2336 }
2337
2338 /*
2339  * Resolve type ID into its canonical type ID, if any; otherwise return original
2340  * type ID. If type is FWD and is resolved into STRUCT/UNION already, follow
2341  * STRUCT/UNION link and resolve it into canonical type ID as well.
2342  */
2343 static inline __u32 resolve_type_id(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
2344 {
2345         while (is_type_mapped(d, type_id) && d->map[type_id] != type_id)
2346                 type_id = d->map[type_id];
2347         return type_id;
2348 }
2349
2350 /*
2351  * Resolve FWD to underlying STRUCT/UNION, if any; otherwise return original
2352  * type ID.
2353  */
2354 static uint32_t resolve_fwd_id(struct btf_dedup *d, uint32_t type_id)
2355 {
2356         __u32 orig_type_id = type_id;
2357
2358         if (!btf_is_fwd(d->btf->types[type_id]))
2359                 return type_id;
2360
2361         while (is_type_mapped(d, type_id) && d->map[type_id] != type_id)
2362                 type_id = d->map[type_id];
2363
2364         if (!btf_is_fwd(d->btf->types[type_id]))
2365                 return type_id;
2366
2367         return orig_type_id;
2368 }
2369
2370
2371 static inline __u16 btf_fwd_kind(struct btf_type *t)
2372 {
2373         return btf_kflag(t) ? BTF_KIND_UNION : BTF_KIND_STRUCT;
2374 }
2375
2376 /*
2377  * Check equivalence of BTF type graph formed by candidate struct/union (we'll
2378  * call it "candidate graph" in this description for brevity) to a type graph
2379  * formed by (potential) canonical struct/union ("canonical graph" for brevity
2380  * here, though keep in mind that not all types in canonical graph are
2381  * necessarily canonical representatives themselves, some of them might be
2382  * duplicates or its uniqueness might not have been established yet).
2383  * Returns:
2384  *  - >0, if type graphs are equivalent;
2385  *  -  0, if not equivalent;
2386  *  - <0, on error.
2387  *
2388  * Algorithm performs side-by-side DFS traversal of both type graphs and checks
2389  * equivalence of BTF types at each step. If at any point BTF types in candidate
2390  * and canonical graphs are not compatible structurally, whole graphs are
2391  * incompatible. If types are structurally equivalent (i.e., all information
2392  * except referenced type IDs is exactly the same), a mapping from `canon_id` to
2393  * a `cand_id` is recored in hypothetical mapping (`btf_dedup->hypot_map`).
2394  * If a type references other types, then those referenced types are checked
2395  * for equivalence recursively.
2396  *
2397  * During DFS traversal, if we find that for current `canon_id` type we
2398  * already have some mapping in hypothetical map, we check for two possible
2399  * situations:
2400  *   - `canon_id` is mapped to exactly the same type as `cand_id`. This will
2401  *     happen when type graphs have cycles. In this case we assume those two
2402  *     types are equivalent.
2403  *   - `canon_id` is mapped to different type. This is contradiction in our
2404  *     hypothetical mapping, because same graph in canonical graph corresponds
2405  *     to two different types in candidate graph, which for equivalent type
2406  *     graphs shouldn't happen. This condition terminates equivalence check
2407  *     with negative result.
2408  *
2409  * If type graphs traversal exhausts types to check and find no contradiction,
2410  * then type graphs are equivalent.
2411  *
2412  * When checking types for equivalence, there is one special case: FWD types.
2413  * If FWD type resolution is allowed and one of the types (either from canonical
2414  * or candidate graph) is FWD and other is STRUCT/UNION (depending on FWD's kind
2415  * flag) and their names match, hypothetical mapping is updated to point from
2416  * FWD to STRUCT/UNION. If graphs will be determined as equivalent successfully,
2417  * this mapping will be used to record FWD -> STRUCT/UNION mapping permanently.
2418  *
2419  * Technically, this could lead to incorrect FWD to STRUCT/UNION resolution,
2420  * if there are two exactly named (or anonymous) structs/unions that are
2421  * compatible structurally, one of which has FWD field, while other is concrete
2422  * STRUCT/UNION, but according to C sources they are different structs/unions
2423  * that are referencing different types with the same name. This is extremely
2424  * unlikely to happen, but btf_dedup API allows to disable FWD resolution if
2425  * this logic is causing problems.
2426  *
2427  * Doing FWD resolution means that both candidate and/or canonical graphs can
2428  * consists of portions of the graph that come from multiple compilation units.
2429  * This is due to the fact that types within single compilation unit are always
2430  * deduplicated and FWDs are already resolved, if referenced struct/union
2431  * definiton is available. So, if we had unresolved FWD and found corresponding
2432  * STRUCT/UNION, they will be from different compilation units. This
2433  * consequently means that when we "link" FWD to corresponding STRUCT/UNION,
2434  * type graph will likely have at least two different BTF types that describe
2435  * same type (e.g., most probably there will be two different BTF types for the
2436  * same 'int' primitive type) and could even have "overlapping" parts of type
2437  * graph that describe same subset of types.
2438  *
2439  * This in turn means that our assumption that each type in canonical graph
2440  * must correspond to exactly one type in candidate graph might not hold
2441  * anymore and will make it harder to detect contradictions using hypothetical
2442  * map. To handle this problem, we allow to follow FWD -> STRUCT/UNION
2443  * resolution only in canonical graph. FWDs in candidate graphs are never
2444  * resolved. To see why it's OK, let's check all possible situations w.r.t. FWDs
2445  * that can occur:
2446  *   - Both types in canonical and candidate graphs are FWDs. If they are
2447  *     structurally equivalent, then they can either be both resolved to the
2448  *     same STRUCT/UNION or not resolved at all. In both cases they are
2449  *     equivalent and there is no need to resolve FWD on candidate side.
2450  *   - Both types in canonical and candidate graphs are concrete STRUCT/UNION,
2451  *     so nothing to resolve as well, algorithm will check equivalence anyway.
2452  *   - Type in canonical graph is FWD, while type in candidate is concrete
2453  *     STRUCT/UNION. In this case candidate graph comes from single compilation
2454  *     unit, so there is exactly one BTF type for each unique C type. After
2455  *     resolving FWD into STRUCT/UNION, there might be more than one BTF type
2456  *     in canonical graph mapping to single BTF type in candidate graph, but
2457  *     because hypothetical mapping maps from canonical to candidate types, it's
2458  *     alright, and we still maintain the property of having single `canon_id`
2459  *     mapping to single `cand_id` (there could be two different `canon_id`
2460  *     mapped to the same `cand_id`, but it's not contradictory).
2461  *   - Type in canonical graph is concrete STRUCT/UNION, while type in candidate
2462  *     graph is FWD. In this case we are just going to check compatibility of
2463  *     STRUCT/UNION and corresponding FWD, and if they are compatible, we'll
2464  *     assume that whatever STRUCT/UNION FWD resolves to must be equivalent to
2465  *     a concrete STRUCT/UNION from canonical graph. If the rest of type graphs
2466  *     turn out equivalent, we'll re-resolve FWD to concrete STRUCT/UNION from
2467  *     canonical graph.
2468  */
2469 static int btf_dedup_is_equiv(struct btf_dedup *d, __u32 cand_id,
2470                               __u32 canon_id)
2471 {
2472         struct btf_type *cand_type;
2473         struct btf_type *canon_type;
2474         __u32 hypot_type_id;
2475         __u16 cand_kind;
2476         __u16 canon_kind;
2477         int i, eq;
2478
2479         /* if both resolve to the same canonical, they must be equivalent */
2480         if (resolve_type_id(d, cand_id) == resolve_type_id(d, canon_id))
2481                 return 1;
2482
2483         canon_id = resolve_fwd_id(d, canon_id);
2484
2485         hypot_type_id = d->hypot_map[canon_id];
2486         if (hypot_type_id <= BTF_MAX_NR_TYPES)
2487                 return hypot_type_id == cand_id;
2488
2489         if (btf_dedup_hypot_map_add(d, canon_id, cand_id))
2490                 return -ENOMEM;
2491
2492         cand_type = d->btf->types[cand_id];
2493         canon_type = d->btf->types[canon_id];
2494         cand_kind = btf_kind(cand_type);
2495         canon_kind = btf_kind(canon_type);
2496
2497         if (cand_type->name_off != canon_type->name_off)
2498                 return 0;
2499
2500         /* FWD <--> STRUCT/UNION equivalence check, if enabled */
2501         if (!d->opts.dont_resolve_fwds
2502             && (cand_kind == BTF_KIND_FWD || canon_kind == BTF_KIND_FWD)
2503             && cand_kind != canon_kind) {
2504                 __u16 real_kind;
2505                 __u16 fwd_kind;
2506
2507                 if (cand_kind == BTF_KIND_FWD) {
2508                         real_kind = canon_kind;
2509                         fwd_kind = btf_fwd_kind(cand_type);
2510                 } else {
2511                         real_kind = cand_kind;
2512                         fwd_kind = btf_fwd_kind(canon_type);
2513                 }
2514                 return fwd_kind == real_kind;
2515         }
2516
2517         if (cand_kind != canon_kind)
2518                 return 0;
2519
2520         switch (cand_kind) {
2521         case BTF_KIND_INT:
2522                 return btf_equal_int(cand_type, canon_type);
2523
2524         case BTF_KIND_ENUM:
2525                 if (d->opts.dont_resolve_fwds)
2526                         return btf_equal_enum(cand_type, canon_type);
2527                 else
2528                         return btf_compat_enum(cand_type, canon_type);
2529
2530         case BTF_KIND_FWD:
2531                 return btf_equal_common(cand_type, canon_type);
2532
2533         case BTF_KIND_CONST:
2534         case BTF_KIND_VOLATILE:
2535         case BTF_KIND_RESTRICT:
2536         case BTF_KIND_PTR:
2537         case BTF_KIND_TYPEDEF:
2538         case BTF_KIND_FUNC:
2539                 if (cand_type->info != canon_type->info)
2540                         return 0;
2541                 return btf_dedup_is_equiv(d, cand_type->type, canon_type->type);
2542
2543         case BTF_KIND_ARRAY: {
2544                 const struct btf_array *cand_arr, *canon_arr;
2545
2546                 if (!btf_compat_array(cand_type, canon_type))
2547                         return 0;
2548                 cand_arr = btf_array(cand_type);
2549                 canon_arr = btf_array(canon_type);
2550                 eq = btf_dedup_is_equiv(d,
2551                         cand_arr->index_type, canon_arr->index_type);
2552                 if (eq <= 0)
2553                         return eq;
2554                 return btf_dedup_is_equiv(d, cand_arr->type, canon_arr->type);
2555         }
2556
2557         case BTF_KIND_STRUCT:
2558         case BTF_KIND_UNION: {
2559                 const struct btf_member *cand_m, *canon_m;
2560                 __u16 vlen;
2561
2562                 if (!btf_shallow_equal_struct(cand_type, canon_type))
2563                         return 0;
2564                 vlen = btf_vlen(cand_type);
2565                 cand_m = btf_members(cand_type);
2566                 canon_m = btf_members(canon_type);
2567                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
2568                         eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_m->type, canon_m->type);
2569                         if (eq <= 0)
2570                                 return eq;
2571                         cand_m++;
2572                         canon_m++;
2573                 }
2574
2575                 return 1;
2576         }
2577
2578         case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
2579                 const struct btf_param *cand_p, *canon_p;
2580                 __u16 vlen;
2581
2582                 if (!btf_compat_fnproto(cand_type, canon_type))
2583                         return 0;
2584                 eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_type->type, canon_type->type);
2585                 if (eq <= 0)
2586                         return eq;
2587                 vlen = btf_vlen(cand_type);
2588                 cand_p = btf_params(cand_type);
2589                 canon_p = btf_params(canon_type);
2590                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
2591                         eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_p->type, canon_p->type);
2592                         if (eq <= 0)
2593                                 return eq;
2594                         cand_p++;
2595                         canon_p++;
2596                 }
2597                 return 1;
2598         }
2599
2600         default:
2601                 return -EINVAL;
2602         }
2603         return 0;
2604 }
2605
2606 /*
2607  * Use hypothetical mapping, produced by successful type graph equivalence
2608  * check, to augment existing struct/union canonical mapping, where possible.
2609  *
2610  * If BTF_KIND_FWD resolution is allowed, this mapping is also used to record
2611  * FWD -> STRUCT/UNION correspondence as well. FWD resolution is bidirectional:
2612  * it doesn't matter if FWD type was part of canonical graph or candidate one,
2613  * we are recording the mapping anyway. As opposed to carefulness required
2614  * for struct/union correspondence mapping (described below), for FWD resolution
2615  * it's not important, as by the time that FWD type (reference type) will be
2616  * deduplicated all structs/unions will be deduped already anyway.
2617  *
2618  * Recording STRUCT/UNION mapping is purely a performance optimization and is
2619  * not required for correctness. It needs to be done carefully to ensure that
2620  * struct/union from candidate's type graph is not mapped into corresponding
2621  * struct/union from canonical type graph that itself hasn't been resolved into
2622  * canonical representative. The only guarantee we have is that canonical
2623  * struct/union was determined as canonical and that won't change. But any
2624  * types referenced through that struct/union fields could have been not yet
2625  * resolved, so in case like that it's too early to establish any kind of
2626  * correspondence between structs/unions.
2627  *
2628  * No canonical correspondence is derived for primitive types (they are already
2629  * deduplicated completely already anyway) or reference types (they rely on
2630  * stability of struct/union canonical relationship for equivalence checks).
2631  */
2632 static void btf_dedup_merge_hypot_map(struct btf_dedup *d)
2633 {
2634         __u32 cand_type_id, targ_type_id;
2635         __u16 t_kind, c_kind;
2636         __u32 t_id, c_id;
2637         int i;
2638
2639         for (i = 0; i < d->hypot_cnt; i++) {
2640                 cand_type_id = d->hypot_list[i];
2641                 targ_type_id = d->hypot_map[cand_type_id];
2642                 t_id = resolve_type_id(d, targ_type_id);
2643                 c_id = resolve_type_id(d, cand_type_id);
2644                 t_kind = btf_kind(d->btf->types[t_id]);
2645                 c_kind = btf_kind(d->btf->types[c_id]);
2646                 /*
2647                  * Resolve FWD into STRUCT/UNION.
2648                  * It's ok to resolve FWD into STRUCT/UNION that's not yet
2649                  * mapped to canonical representative (as opposed to
2650                  * STRUCT/UNION <--> STRUCT/UNION mapping logic below), because
2651                  * eventually that struct is going to be mapped and all resolved
2652                  * FWDs will automatically resolve to correct canonical
2653                  * representative. This will happen before ref type deduping,
2654                  * which critically depends on stability of these mapping. This
2655                  * stability is not a requirement for STRUCT/UNION equivalence
2656                  * checks, though.
2657                  */
2658                 if (t_kind != BTF_KIND_FWD && c_kind == BTF_KIND_FWD)
2659                         d->map[c_id] = t_id;
2660                 else if (t_kind == BTF_KIND_FWD && c_kind != BTF_KIND_FWD)
2661                         d->map[t_id] = c_id;
2662
2663                 if ((t_kind == BTF_KIND_STRUCT || t_kind == BTF_KIND_UNION) &&
2664                     c_kind != BTF_KIND_FWD &&
2665                     is_type_mapped(d, c_id) &&
2666                     !is_type_mapped(d, t_id)) {
2667                         /*
2668                          * as a perf optimization, we can map struct/union
2669                          * that's part of type graph we just verified for
2670                          * equivalence. We can do that for struct/union that has
2671                          * canonical representative only, though.
2672                          */
2673                         d->map[t_id] = c_id;
2674                 }
2675         }
2676 }
2677
2678 /*
2679  * Deduplicate struct/union types.
2680  *
2681  * For each struct/union type its type signature hash is calculated, taking
2682  * into account type's name, size, number, order and names of fields, but
2683  * ignoring type ID's referenced from fields, because they might not be deduped
2684  * completely until after reference types deduplication phase. This type hash
2685  * is used to iterate over all potential canonical types, sharing same hash.
2686  * For each canonical candidate we check whether type graphs that they form
2687  * (through referenced types in fields and so on) are equivalent using algorithm
2688  * implemented in `btf_dedup_is_equiv`. If such equivalence is found and
2689  * BTF_KIND_FWD resolution is allowed, then hypothetical mapping
2690  * (btf_dedup->hypot_map) produced by aforementioned type graph equivalence
2691  * algorithm is used to record FWD -> STRUCT/UNION mapping. It's also used to
2692  * potentially map other structs/unions to their canonical representatives,
2693  * if such relationship hasn't yet been established. This speeds up algorithm
2694  * by eliminating some of the duplicate work.
2695  *
2696  * If no matching canonical representative was found, struct/union is marked
2697  * as canonical for itself and is added into btf_dedup->dedup_table hash map
2698  * for further look ups.
2699  */
2700 static int btf_dedup_struct_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
2701 {
2702         struct btf_type *cand_type, *t;
2703         struct hashmap_entry *hash_entry;
2704         /* if we don't find equivalent type, then we are canonical */
2705         __u32 new_id = type_id;
2706         __u16 kind;
2707         long h;
2708
2709         /* already deduped or is in process of deduping (loop detected) */
2710         if (d->map[type_id] <= BTF_MAX_NR_TYPES)
2711                 return 0;
2712
2713         t = d->btf->types[type_id];
2714         kind = btf_kind(t);
2715
2716         if (kind != BTF_KIND_STRUCT && kind != BTF_KIND_UNION)
2717                 return 0;
2718
2719         h = btf_hash_struct(t);
2720         for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
2721                 __u32 cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
2722                 int eq;
2723
2724                 /*
2725                  * Even though btf_dedup_is_equiv() checks for
2726                  * btf_shallow_equal_struct() internally when checking two
2727                  * structs (unions) for equivalence, we need to guard here
2728                  * from picking matching FWD type as a dedup candidate.
2729                  * This can happen due to hash collision. In such case just
2730                  * relying on btf_dedup_is_equiv() would lead to potentially
2731                  * creating a loop (FWD -> STRUCT and STRUCT -> FWD), because
2732                  * FWD and compatible STRUCT/UNION are considered equivalent.
2733                  */
2734                 cand_type = d->btf->types[cand_id];
2735                 if (!btf_shallow_equal_struct(t, cand_type))
2736                         continue;
2737
2738                 btf_dedup_clear_hypot_map(d);
2739                 eq = btf_dedup_is_equiv(d, type_id, cand_id);
2740                 if (eq < 0)
2741                         return eq;
2742                 if (!eq)
2743                         continue;
2744                 new_id = cand_id;
2745                 btf_dedup_merge_hypot_map(d);
2746                 break;
2747         }
2748
2749         d->map[type_id] = new_id;
2750         if (type_id == new_id && btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
2751                 return -ENOMEM;
2752
2753         return 0;
2754 }
2755
2756 static int btf_dedup_struct_types(struct btf_dedup *d)
2757 {
2758         int i, err;
2759
2760         for (i = 1; i <= d->btf->nr_types; i++) {
2761                 err = btf_dedup_struct_type(d, i);
2762                 if (err)
2763                         return err;
2764         }
2765         return 0;
2766 }
2767
2768 /*
2769  * Deduplicate reference type.
2770  *
2771  * Once all primitive and struct/union types got deduplicated, we can easily
2772  * deduplicate all other (reference) BTF types. This is done in two steps:
2773  *
2774  * 1. Resolve all referenced type IDs into their canonical type IDs. This
2775  * resolution can be done either immediately for primitive or struct/union types
2776  * (because they were deduped in previous two phases) or recursively for
2777  * reference types. Recursion will always terminate at either primitive or
2778  * struct/union type, at which point we can "unwind" chain of reference types
2779  * one by one. There is no danger of encountering cycles because in C type
2780  * system the only way to form type cycle is through struct/union, so any chain
2781  * of reference types, even those taking part in a type cycle, will inevitably
2782  * reach struct/union at some point.
2783  *
2784  * 2. Once all referenced type IDs are resolved into canonical ones, BTF type
2785  * becomes "stable", in the sense that no further deduplication will cause
2786  * any changes to it. With that, it's now possible to calculate type's signature
2787  * hash (this time taking into account referenced type IDs) and loop over all
2788  * potential canonical representatives. If no match was found, current type
2789  * will become canonical representative of itself and will be added into
2790  * btf_dedup->dedup_table as another possible canonical representative.
2791  */
2792 static int btf_dedup_ref_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
2793 {
2794         struct hashmap_entry *hash_entry;
2795         __u32 new_id = type_id, cand_id;
2796         struct btf_type *t, *cand;
2797         /* if we don't find equivalent type, then we are representative type */
2798         int ref_type_id;
2799         long h;
2800
2801         if (d->map[type_id] == BTF_IN_PROGRESS_ID)
2802                 return -ELOOP;
2803         if (d->map[type_id] <= BTF_MAX_NR_TYPES)
2804                 return resolve_type_id(d, type_id);
2805
2806         t = d->btf->types[type_id];
2807         d->map[type_id] = BTF_IN_PROGRESS_ID;
2808
2809         switch (btf_kind(t)) {
2810         case BTF_KIND_CONST:
2811         case BTF_KIND_VOLATILE:
2812         case BTF_KIND_RESTRICT:
2813         case BTF_KIND_PTR:
2814         case BTF_KIND_TYPEDEF:
2815         case BTF_KIND_FUNC:
2816                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, t->type);
2817                 if (ref_type_id < 0)
2818                         return ref_type_id;
2819                 t->type = ref_type_id;
2820
2821                 h = btf_hash_common(t);
2822                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
2823                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
2824                         cand = d->btf->types[cand_id];
2825                         if (btf_equal_common(t, cand)) {
2826                                 new_id = cand_id;
2827                                 break;
2828                         }
2829                 }
2830                 break;
2831
2832         case BTF_KIND_ARRAY: {
2833                 struct btf_array *info = btf_array(t);
2834
2835                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, info->type);
2836                 if (ref_type_id < 0)
2837                         return ref_type_id;
2838                 info->type = ref_type_id;
2839
2840                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, info->index_type);
2841                 if (ref_type_id < 0)
2842                         return ref_type_id;
2843                 info->index_type = ref_type_id;
2844
2845                 h = btf_hash_array(t);
2846                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
2847                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
2848                         cand = d->btf->types[cand_id];
2849                         if (btf_equal_array(t, cand)) {
2850                                 new_id = cand_id;
2851                                 break;
2852                         }
2853                 }
2854                 break;
2855         }
2856
2857         case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
2858                 struct btf_param *param;
2859                 __u16 vlen;
2860                 int i;
2861
2862                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, t->type);
2863                 if (ref_type_id < 0)
2864                         return ref_type_id;
2865                 t->type = ref_type_id;
2866
2867                 vlen = btf_vlen(t);
2868                 param = btf_params(t);
2869                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
2870                         ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, param->type);
2871                         if (ref_type_id < 0)
2872                                 return ref_type_id;
2873                         param->type = ref_type_id;
2874                         param++;
2875                 }
2876
2877                 h = btf_hash_fnproto(t);
2878                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
2879                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
2880                         cand = d->btf->types[cand_id];
2881                         if (btf_equal_fnproto(t, cand)) {
2882                                 new_id = cand_id;
2883                                 break;
2884                         }
2885                 }
2886                 break;
2887         }
2888
2889         default:
2890                 return -EINVAL;
2891         }
2892
2893         d->map[type_id] = new_id;
2894         if (type_id == new_id && btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
2895                 return -ENOMEM;
2896
2897         return new_id;
2898 }
2899
2900 static int btf_dedup_ref_types(struct btf_dedup *d)
2901 {
2902         int i, err;
2903
2904         for (i = 1; i <= d->btf->nr_types; i++) {
2905                 err = btf_dedup_ref_type(d, i);
2906                 if (err < 0)
2907                         return err;
2908         }
2909         /* we won't need d->dedup_table anymore */
2910         hashmap__free(d->dedup_table);
2911         d->dedup_table = NULL;
2912         return 0;
2913 }
2914
2915 /*
2916  * Compact types.
2917  *
2918  * After we established for each type its corresponding canonical representative
2919  * type, we now can eliminate types that are not canonical and leave only
2920  * canonical ones layed out sequentially in memory by copying them over
2921  * duplicates. During compaction btf_dedup->hypot_map array is reused to store
2922  * a map from original type ID to a new compacted type ID, which will be used
2923  * during next phase to "fix up" type IDs, referenced from struct/union and
2924  * reference types.
2925  */
2926 static int btf_dedup_compact_types(struct btf_dedup *d)
2927 {
2928         struct btf_type **new_types;
2929         __u32 next_type_id = 1;
2930         char *types_start, *p;
2931         int i, len;
2932
2933         /* we are going to reuse hypot_map to store compaction remapping */
2934         d->hypot_map[0] = 0;
2935         for (i = 1; i <= d->btf->nr_types; i++)
2936                 d->hypot_map[i] = BTF_UNPROCESSED_ID;
2937
2938         types_start = d->btf->nohdr_data + d->btf->hdr->type_off;
2939         p = types_start;
2940
2941         for (i = 1; i <= d->btf->nr_types; i++) {
2942                 if (d->map[i] != i)
2943                         continue;
2944
2945                 len = btf_type_size(d->btf->types[i]);
2946                 if (len < 0)
2947                         return len;
2948
2949                 memmove(p, d->btf->types[i], len);
2950                 d->hypot_map[i] = next_type_id;
2951                 d->btf->types[next_type_id] = (struct btf_type *)p;
2952                 p += len;
2953                 next_type_id++;
2954         }
2955
2956         /* shrink struct btf's internal types index and update btf_header */
2957         d->btf->nr_types = next_type_id - 1;
2958         d->btf->types_size = d->btf->nr_types;
2959         d->btf->hdr->type_len = p - types_start;
2960         new_types = realloc(d->btf->types,
2961                             (1 + d->btf->nr_types) * sizeof(struct btf_type *));
2962         if (!new_types)
2963                 return -ENOMEM;
2964         d->btf->types = new_types;
2965
2966         /* make sure string section follows type information without gaps */
2967         d->btf->hdr->str_off = p - (char *)d->btf->nohdr_data;
2968         memmove(p, d->btf->strings, d->btf->hdr->str_len);
2969         d->btf->strings = p;
2970         p += d->btf->hdr->str_len;
2971
2972         d->btf->data_size = p - (char *)d->btf->data;
2973         return 0;
2974 }
2975
2976 /*
2977  * Figure out final (deduplicated and compacted) type ID for provided original
2978  * `type_id` by first resolving it into corresponding canonical type ID and
2979  * then mapping it to a deduplicated type ID, stored in btf_dedup->hypot_map,
2980  * which is populated during compaction phase.
2981  */
2982 static int btf_dedup_remap_type_id(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
2983 {
2984         __u32 resolved_type_id, new_type_id;
2985
2986         resolved_type_id = resolve_type_id(d, type_id);
2987         new_type_id = d->hypot_map[resolved_type_id];
2988         if (new_type_id > BTF_MAX_NR_TYPES)
2989                 return -EINVAL;
2990         return new_type_id;
2991 }
2992
2993 /*
2994  * Remap referenced type IDs into deduped type IDs.
2995  *
2996  * After BTF types are deduplicated and compacted, their final type IDs may
2997  * differ from original ones. The map from original to a corresponding
2998  * deduped type ID is stored in btf_dedup->hypot_map and is populated during
2999  * compaction phase. During remapping phase we are rewriting all type IDs
3000  * referenced from any BTF type (e.g., struct fields, func proto args, etc) to
3001  * their final deduped type IDs.
3002  */
3003 static int btf_dedup_remap_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
3004 {
3005         struct btf_type *t = d->btf->types[type_id];
3006         int i, r;
3007
3008         switch (btf_kind(t)) {
3009         case BTF_KIND_INT:
3010         case BTF_KIND_ENUM:
3011                 break;
3012
3013         case BTF_KIND_FWD:
3014         case BTF_KIND_CONST:
3015         case BTF_KIND_VOLATILE:
3016         case BTF_KIND_RESTRICT:
3017         case BTF_KIND_PTR:
3018         case BTF_KIND_TYPEDEF:
3019         case BTF_KIND_FUNC:
3020         case BTF_KIND_VAR:
3021                 r = btf_dedup_remap_type_id(d, t->type);
3022                 if (r < 0)
3023                         return r;
3024                 t->type = r;
3025                 break;
3026
3027         case BTF_KIND_ARRAY: {
3028                 struct btf_array *arr_info = btf_array(t);
3029
3030                 r = btf_dedup_remap_type_id(d, arr_info->type);
3031                 if (r < 0)
3032                         return r;
3033                 arr_info->type = r;
3034                 r = btf_dedup_remap_type_id(d, arr_info->index_type);
3035                 if (r < 0)
3036                         return r;
3037                 arr_info->index_type = r;
3038                 break;
3039         }
3040
3041         case BTF_KIND_STRUCT:
3042         case BTF_KIND_UNION: {
3043                 struct btf_member *member = btf_members(t);
3044                 __u16 vlen = btf_vlen(t);
3045
3046                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
3047                         r = btf_dedup_remap_type_id(d, member->type);
3048                         if (r < 0)
3049                                 return r;
3050                         member->type = r;
3051                         member++;
3052                 }
3053                 break;
3054         }
3055
3056         case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
3057                 struct btf_param *param = btf_params(t);
3058                 __u16 vlen = btf_vlen(t);
3059
3060                 r = btf_dedup_remap_type_id(d, t->type);
3061                 if (r < 0)
3062                         return r;
3063                 t->type = r;
3064
3065                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
3066                         r = btf_dedup_remap_type_id(d, param->type);
3067                         if (r < 0)
3068                                 return r;
3069                         param->type = r;
3070                         param++;
3071                 }
3072                 break;
3073         }
3074
3075         case BTF_KIND_DATASEC: {
3076                 struct btf_var_secinfo *var = btf_var_secinfos(t);
3077                 __u16 vlen = btf_vlen(t);
3078
3079                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
3080                         r = btf_dedup_remap_type_id(d, var->type);
3081                         if (r < 0)
3082                                 return r;
3083                         var->type = r;
3084                         var++;
3085                 }
3086                 break;
3087         }
3088
3089         default:
3090                 return -EINVAL;
3091         }
3092
3093         return 0;
3094 }
3095
3096 static int btf_dedup_remap_types(struct btf_dedup *d)
3097 {
3098         int i, r;
3099
3100         for (i = 1; i <= d->btf->nr_types; i++) {
3101                 r = btf_dedup_remap_type(d, i);
3102                 if (r < 0)
3103                         return r;
3104         }
3105         return 0;
3106 }
3107
3108 /*
3109  * Probe few well-known locations for vmlinux kernel image and try to load BTF
3110  * data out of it to use for target BTF.
3111  */
3112 struct btf *libbpf_find_kernel_btf(void)
3113 {
3114         struct {
3115                 const char *path_fmt;
3116                 bool raw_btf;
3117         } locations[] = {
3118                 /* try canonical vmlinux BTF through sysfs first */
3119                 { "/sys/kernel/btf/vmlinux", true /* raw BTF */ },
3120                 /* fall back to trying to find vmlinux ELF on disk otherwise */
3121                 { "/boot/vmlinux-%1$s" },
3122                 { "/lib/modules/%1$s/vmlinux-%1$s" },
3123                 { "/lib/modules/%1$s/build/vmlinux" },
3124                 { "/usr/lib/modules/%1$s/kernel/vmlinux" },
3125                 { "/usr/lib/debug/boot/vmlinux-%1$s" },
3126                 { "/usr/lib/debug/boot/vmlinux-%1$s.debug" },
3127                 { "/usr/lib/debug/lib/modules/%1$s/vmlinux" },
3128         };
3129         char path[PATH_MAX + 1];
3130         struct utsname buf;
3131         struct btf *btf;
3132         int i;
3133
3134         uname(&buf);
3135
3136         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(locations); i++) {
3137                 snprintf(path, PATH_MAX, locations[i].path_fmt, buf.release);
3138
3139                 if (access(path, R_OK))
3140                         continue;
3141
3142                 if (locations[i].raw_btf)
3143                         btf = btf__parse_raw(path);
3144                 else
3145                         btf = btf__parse_elf(path, NULL);
3146
3147                 pr_debug("loading kernel BTF '%s': %ld\n",
3148                          path, IS_ERR(btf) ? PTR_ERR(btf) : 0);
3149                 if (IS_ERR(btf))
3150                         continue;
3151
3152                 return btf;
3153         }
3154
3155         pr_warn("failed to find valid kernel BTF\n");
3156         return ERR_PTR(-ESRCH);
3157 }