libbpf: Rename btf__get_from_id() as btf__load_from_kernel_by_id()
[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 <byteswap.h>
5 #include <endian.h>
6 #include <stdio.h>
7 #include <stdlib.h>
8 #include <string.h>
9 #include <fcntl.h>
10 #include <unistd.h>
11 #include <errno.h>
12 #include <sys/utsname.h>
13 #include <sys/param.h>
14 #include <sys/stat.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/err.h>
17 #include <linux/btf.h>
18 #include <gelf.h>
19 #include "btf.h"
20 #include "bpf.h"
21 #include "libbpf.h"
22 #include "libbpf_internal.h"
23 #include "hashmap.h"
24 #include "strset.h"
25
26 #define BTF_MAX_NR_TYPES 0x7fffffffU
27 #define BTF_MAX_STR_OFFSET 0x7fffffffU
28
29 static struct btf_type btf_void;
30
31 struct btf {
32         /* raw BTF data in native endianness */
33         void *raw_data;
34         /* raw BTF data in non-native endianness */
35         void *raw_data_swapped;
36         __u32 raw_size;
37         /* whether target endianness differs from the native one */
38         bool swapped_endian;
39
40         /*
41          * When BTF is loaded from an ELF or raw memory it is stored
42          * in a contiguous memory block. The hdr, type_data, and, strs_data
43          * point inside that memory region to their respective parts of BTF
44          * representation:
45          *
46          * +--------------------------------+
47          * |  Header  |  Types  |  Strings  |
48          * +--------------------------------+
49          * ^          ^         ^
50          * |          |         |
51          * hdr        |         |
52          * types_data-+         |
53          * strs_data------------+
54          *
55          * If BTF data is later modified, e.g., due to types added or
56          * removed, BTF deduplication performed, etc, this contiguous
57          * representation is broken up into three independently allocated
58          * memory regions to be able to modify them independently.
59          * raw_data is nulled out at that point, but can be later allocated
60          * and cached again if user calls btf__get_raw_data(), at which point
61          * raw_data will contain a contiguous copy of header, types, and
62          * strings:
63          *
64          * +----------+  +---------+  +-----------+
65          * |  Header  |  |  Types  |  |  Strings  |
66          * +----------+  +---------+  +-----------+
67          * ^             ^            ^
68          * |             |            |
69          * hdr           |            |
70          * types_data----+            |
71          * strset__data(strs_set)-----+
72          *
73          *               +----------+---------+-----------+
74          *               |  Header  |  Types  |  Strings  |
75          * raw_data----->+----------+---------+-----------+
76          */
77         struct btf_header *hdr;
78
79         void *types_data;
80         size_t types_data_cap; /* used size stored in hdr->type_len */
81
82         /* type ID to `struct btf_type *` lookup index
83          * type_offs[0] corresponds to the first non-VOID type:
84          *   - for base BTF it's type [1];
85          *   - for split BTF it's the first non-base BTF type.
86          */
87         __u32 *type_offs;
88         size_t type_offs_cap;
89         /* number of types in this BTF instance:
90          *   - doesn't include special [0] void type;
91          *   - for split BTF counts number of types added on top of base BTF.
92          */
93         __u32 nr_types;
94         /* if not NULL, points to the base BTF on top of which the current
95          * split BTF is based
96          */
97         struct btf *base_btf;
98         /* BTF type ID of the first type in this BTF instance:
99          *   - for base BTF it's equal to 1;
100          *   - for split BTF it's equal to biggest type ID of base BTF plus 1.
101          */
102         int start_id;
103         /* logical string offset of this BTF instance:
104          *   - for base BTF it's equal to 0;
105          *   - for split BTF it's equal to total size of base BTF's string section size.
106          */
107         int start_str_off;
108
109         /* only one of strs_data or strs_set can be non-NULL, depending on
110          * whether BTF is in a modifiable state (strs_set is used) or not
111          * (strs_data points inside raw_data)
112          */
113         void *strs_data;
114         /* a set of unique strings */
115         struct strset *strs_set;
116         /* whether strings are already deduplicated */
117         bool strs_deduped;
118
119         /* BTF object FD, if loaded into kernel */
120         int fd;
121
122         /* Pointer size (in bytes) for a target architecture of this BTF */
123         int ptr_sz;
124 };
125
126 static inline __u64 ptr_to_u64(const void *ptr)
127 {
128         return (__u64) (unsigned long) ptr;
129 }
130
131 /* Ensure given dynamically allocated memory region pointed to by *data* with
132  * capacity of *cap_cnt* elements each taking *elem_sz* bytes has enough
133  * memory to accomodate *add_cnt* new elements, assuming *cur_cnt* elements
134  * are already used. At most *max_cnt* elements can be ever allocated.
135  * If necessary, memory is reallocated and all existing data is copied over,
136  * new pointer to the memory region is stored at *data, new memory region
137  * capacity (in number of elements) is stored in *cap.
138  * On success, memory pointer to the beginning of unused memory is returned.
139  * On error, NULL is returned.
140  */
141 void *libbpf_add_mem(void **data, size_t *cap_cnt, size_t elem_sz,
142                      size_t cur_cnt, size_t max_cnt, size_t add_cnt)
143 {
144         size_t new_cnt;
145         void *new_data;
146
147         if (cur_cnt + add_cnt <= *cap_cnt)
148                 return *data + cur_cnt * elem_sz;
149
150         /* requested more than the set limit */
151         if (cur_cnt + add_cnt > max_cnt)
152                 return NULL;
153
154         new_cnt = *cap_cnt;
155         new_cnt += new_cnt / 4;           /* expand by 25% */
156         if (new_cnt < 16)                 /* but at least 16 elements */
157                 new_cnt = 16;
158         if (new_cnt > max_cnt)            /* but not exceeding a set limit */
159                 new_cnt = max_cnt;
160         if (new_cnt < cur_cnt + add_cnt)  /* also ensure we have enough memory */
161                 new_cnt = cur_cnt + add_cnt;
162
163         new_data = libbpf_reallocarray(*data, new_cnt, elem_sz);
164         if (!new_data)
165                 return NULL;
166
167         /* zero out newly allocated portion of memory */
168         memset(new_data + (*cap_cnt) * elem_sz, 0, (new_cnt - *cap_cnt) * elem_sz);
169
170         *data = new_data;
171         *cap_cnt = new_cnt;
172         return new_data + cur_cnt * elem_sz;
173 }
174
175 /* Ensure given dynamically allocated memory region has enough allocated space
176  * to accommodate *need_cnt* elements of size *elem_sz* bytes each
177  */
178 int libbpf_ensure_mem(void **data, size_t *cap_cnt, size_t elem_sz, size_t need_cnt)
179 {
180         void *p;
181
182         if (need_cnt <= *cap_cnt)
183                 return 0;
184
185         p = libbpf_add_mem(data, cap_cnt, elem_sz, *cap_cnt, SIZE_MAX, need_cnt - *cap_cnt);
186         if (!p)
187                 return -ENOMEM;
188
189         return 0;
190 }
191
192 static int btf_add_type_idx_entry(struct btf *btf, __u32 type_off)
193 {
194         __u32 *p;
195
196         p = libbpf_add_mem((void **)&btf->type_offs, &btf->type_offs_cap, sizeof(__u32),
197                            btf->nr_types, BTF_MAX_NR_TYPES, 1);
198         if (!p)
199                 return -ENOMEM;
200
201         *p = type_off;
202         return 0;
203 }
204
205 static void btf_bswap_hdr(struct btf_header *h)
206 {
207         h->magic = bswap_16(h->magic);
208         h->hdr_len = bswap_32(h->hdr_len);
209         h->type_off = bswap_32(h->type_off);
210         h->type_len = bswap_32(h->type_len);
211         h->str_off = bswap_32(h->str_off);
212         h->str_len = bswap_32(h->str_len);
213 }
214
215 static int btf_parse_hdr(struct btf *btf)
216 {
217         struct btf_header *hdr = btf->hdr;
218         __u32 meta_left;
219
220         if (btf->raw_size < sizeof(struct btf_header)) {
221                 pr_debug("BTF header not found\n");
222                 return -EINVAL;
223         }
224
225         if (hdr->magic == bswap_16(BTF_MAGIC)) {
226                 btf->swapped_endian = true;
227                 if (bswap_32(hdr->hdr_len) != sizeof(struct btf_header)) {
228                         pr_warn("Can't load BTF with non-native endianness due to unsupported header length %u\n",
229                                 bswap_32(hdr->hdr_len));
230                         return -ENOTSUP;
231                 }
232                 btf_bswap_hdr(hdr);
233         } else if (hdr->magic != BTF_MAGIC) {
234                 pr_debug("Invalid BTF magic:%x\n", hdr->magic);
235                 return -EINVAL;
236         }
237
238         meta_left = btf->raw_size - sizeof(*hdr);
239         if (meta_left < hdr->str_off + hdr->str_len) {
240                 pr_debug("Invalid BTF total size:%u\n", btf->raw_size);
241                 return -EINVAL;
242         }
243
244         if (hdr->type_off + hdr->type_len > hdr->str_off) {
245                 pr_debug("Invalid BTF data sections layout: type data at %u + %u, strings data at %u + %u\n",
246                          hdr->type_off, hdr->type_len, hdr->str_off, hdr->str_len);
247                 return -EINVAL;
248         }
249
250         if (hdr->type_off % 4) {
251                 pr_debug("BTF type section is not aligned to 4 bytes\n");
252                 return -EINVAL;
253         }
254
255         return 0;
256 }
257
258 static int btf_parse_str_sec(struct btf *btf)
259 {
260         const struct btf_header *hdr = btf->hdr;
261         const char *start = btf->strs_data;
262         const char *end = start + btf->hdr->str_len;
263
264         if (btf->base_btf && hdr->str_len == 0)
265                 return 0;
266         if (!hdr->str_len || hdr->str_len - 1 > BTF_MAX_STR_OFFSET || end[-1]) {
267                 pr_debug("Invalid BTF string section\n");
268                 return -EINVAL;
269         }
270         if (!btf->base_btf && start[0]) {
271                 pr_debug("Invalid BTF string section\n");
272                 return -EINVAL;
273         }
274         return 0;
275 }
276
277 static int btf_type_size(const struct btf_type *t)
278 {
279         const int base_size = sizeof(struct btf_type);
280         __u16 vlen = btf_vlen(t);
281
282         switch (btf_kind(t)) {
283         case BTF_KIND_FWD:
284         case BTF_KIND_CONST:
285         case BTF_KIND_VOLATILE:
286         case BTF_KIND_RESTRICT:
287         case BTF_KIND_PTR:
288         case BTF_KIND_TYPEDEF:
289         case BTF_KIND_FUNC:
290         case BTF_KIND_FLOAT:
291                 return base_size;
292         case BTF_KIND_INT:
293                 return base_size + sizeof(__u32);
294         case BTF_KIND_ENUM:
295                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_enum);
296         case BTF_KIND_ARRAY:
297                 return base_size + sizeof(struct btf_array);
298         case BTF_KIND_STRUCT:
299         case BTF_KIND_UNION:
300                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_member);
301         case BTF_KIND_FUNC_PROTO:
302                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_param);
303         case BTF_KIND_VAR:
304                 return base_size + sizeof(struct btf_var);
305         case BTF_KIND_DATASEC:
306                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_var_secinfo);
307         default:
308                 pr_debug("Unsupported BTF_KIND:%u\n", btf_kind(t));
309                 return -EINVAL;
310         }
311 }
312
313 static void btf_bswap_type_base(struct btf_type *t)
314 {
315         t->name_off = bswap_32(t->name_off);
316         t->info = bswap_32(t->info);
317         t->type = bswap_32(t->type);
318 }
319
320 static int btf_bswap_type_rest(struct btf_type *t)
321 {
322         struct btf_var_secinfo *v;
323         struct btf_member *m;
324         struct btf_array *a;
325         struct btf_param *p;
326         struct btf_enum *e;
327         __u16 vlen = btf_vlen(t);
328         int i;
329
330         switch (btf_kind(t)) {
331         case BTF_KIND_FWD:
332         case BTF_KIND_CONST:
333         case BTF_KIND_VOLATILE:
334         case BTF_KIND_RESTRICT:
335         case BTF_KIND_PTR:
336         case BTF_KIND_TYPEDEF:
337         case BTF_KIND_FUNC:
338         case BTF_KIND_FLOAT:
339                 return 0;
340         case BTF_KIND_INT:
341                 *(__u32 *)(t + 1) = bswap_32(*(__u32 *)(t + 1));
342                 return 0;
343         case BTF_KIND_ENUM:
344                 for (i = 0, e = btf_enum(t); i < vlen; i++, e++) {
345                         e->name_off = bswap_32(e->name_off);
346                         e->val = bswap_32(e->val);
347                 }
348                 return 0;
349         case BTF_KIND_ARRAY:
350                 a = btf_array(t);
351                 a->type = bswap_32(a->type);
352                 a->index_type = bswap_32(a->index_type);
353                 a->nelems = bswap_32(a->nelems);
354                 return 0;
355         case BTF_KIND_STRUCT:
356         case BTF_KIND_UNION:
357                 for (i = 0, m = btf_members(t); i < vlen; i++, m++) {
358                         m->name_off = bswap_32(m->name_off);
359                         m->type = bswap_32(m->type);
360                         m->offset = bswap_32(m->offset);
361                 }
362                 return 0;
363         case BTF_KIND_FUNC_PROTO:
364                 for (i = 0, p = btf_params(t); i < vlen; i++, p++) {
365                         p->name_off = bswap_32(p->name_off);
366                         p->type = bswap_32(p->type);
367                 }
368                 return 0;
369         case BTF_KIND_VAR:
370                 btf_var(t)->linkage = bswap_32(btf_var(t)->linkage);
371                 return 0;
372         case BTF_KIND_DATASEC:
373                 for (i = 0, v = btf_var_secinfos(t); i < vlen; i++, v++) {
374                         v->type = bswap_32(v->type);
375                         v->offset = bswap_32(v->offset);
376                         v->size = bswap_32(v->size);
377                 }
378                 return 0;
379         default:
380                 pr_debug("Unsupported BTF_KIND:%u\n", btf_kind(t));
381                 return -EINVAL;
382         }
383 }
384
385 static int btf_parse_type_sec(struct btf *btf)
386 {
387         struct btf_header *hdr = btf->hdr;
388         void *next_type = btf->types_data;
389         void *end_type = next_type + hdr->type_len;
390         int err, type_size;
391
392         while (next_type + sizeof(struct btf_type) <= end_type) {
393                 if (btf->swapped_endian)
394                         btf_bswap_type_base(next_type);
395
396                 type_size = btf_type_size(next_type);
397                 if (type_size < 0)
398                         return type_size;
399                 if (next_type + type_size > end_type) {
400                         pr_warn("BTF type [%d] is malformed\n", btf->start_id + btf->nr_types);
401                         return -EINVAL;
402                 }
403
404                 if (btf->swapped_endian && btf_bswap_type_rest(next_type))
405                         return -EINVAL;
406
407                 err = btf_add_type_idx_entry(btf, next_type - btf->types_data);
408                 if (err)
409                         return err;
410
411                 next_type += type_size;
412                 btf->nr_types++;
413         }
414
415         if (next_type != end_type) {
416                 pr_warn("BTF types data is malformed\n");
417                 return -EINVAL;
418         }
419
420         return 0;
421 }
422
423 __u32 btf__get_nr_types(const struct btf *btf)
424 {
425         return btf->start_id + btf->nr_types - 1;
426 }
427
428 const struct btf *btf__base_btf(const struct btf *btf)
429 {
430         return btf->base_btf;
431 }
432
433 /* internal helper returning non-const pointer to a type */
434 struct btf_type *btf_type_by_id(struct btf *btf, __u32 type_id)
435 {
436         if (type_id == 0)
437                 return &btf_void;
438         if (type_id < btf->start_id)
439                 return btf_type_by_id(btf->base_btf, type_id);
440         return btf->types_data + btf->type_offs[type_id - btf->start_id];
441 }
442
443 const struct btf_type *btf__type_by_id(const struct btf *btf, __u32 type_id)
444 {
445         if (type_id >= btf->start_id + btf->nr_types)
446                 return errno = EINVAL, NULL;
447         return btf_type_by_id((struct btf *)btf, type_id);
448 }
449
450 static int determine_ptr_size(const struct btf *btf)
451 {
452         const struct btf_type *t;
453         const char *name;
454         int i, n;
455
456         if (btf->base_btf && btf->base_btf->ptr_sz > 0)
457                 return btf->base_btf->ptr_sz;
458
459         n = btf__get_nr_types(btf);
460         for (i = 1; i <= n; i++) {
461                 t = btf__type_by_id(btf, i);
462                 if (!btf_is_int(t))
463                         continue;
464
465                 name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
466                 if (!name)
467                         continue;
468
469                 if (strcmp(name, "long int") == 0 ||
470                     strcmp(name, "long unsigned int") == 0) {
471                         if (t->size != 4 && t->size != 8)
472                                 continue;
473                         return t->size;
474                 }
475         }
476
477         return -1;
478 }
479
480 static size_t btf_ptr_sz(const struct btf *btf)
481 {
482         if (!btf->ptr_sz)
483                 ((struct btf *)btf)->ptr_sz = determine_ptr_size(btf);
484         return btf->ptr_sz < 0 ? sizeof(void *) : btf->ptr_sz;
485 }
486
487 /* Return pointer size this BTF instance assumes. The size is heuristically
488  * determined by looking for 'long' or 'unsigned long' integer type and
489  * recording its size in bytes. If BTF type information doesn't have any such
490  * type, this function returns 0. In the latter case, native architecture's
491  * pointer size is assumed, so will be either 4 or 8, depending on
492  * architecture that libbpf was compiled for. It's possible to override
493  * guessed value by using btf__set_pointer_size() API.
494  */
495 size_t btf__pointer_size(const struct btf *btf)
496 {
497         if (!btf->ptr_sz)
498                 ((struct btf *)btf)->ptr_sz = determine_ptr_size(btf);
499
500         if (btf->ptr_sz < 0)
501                 /* not enough BTF type info to guess */
502                 return 0;
503
504         return btf->ptr_sz;
505 }
506
507 /* Override or set pointer size in bytes. Only values of 4 and 8 are
508  * supported.
509  */
510 int btf__set_pointer_size(struct btf *btf, size_t ptr_sz)
511 {
512         if (ptr_sz != 4 && ptr_sz != 8)
513                 return libbpf_err(-EINVAL);
514         btf->ptr_sz = ptr_sz;
515         return 0;
516 }
517
518 static bool is_host_big_endian(void)
519 {
520 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
521         return false;
522 #elif __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
523         return true;
524 #else
525 # error "Unrecognized __BYTE_ORDER__"
526 #endif
527 }
528
529 enum btf_endianness btf__endianness(const struct btf *btf)
530 {
531         if (is_host_big_endian())
532                 return btf->swapped_endian ? BTF_LITTLE_ENDIAN : BTF_BIG_ENDIAN;
533         else
534                 return btf->swapped_endian ? BTF_BIG_ENDIAN : BTF_LITTLE_ENDIAN;
535 }
536
537 int btf__set_endianness(struct btf *btf, enum btf_endianness endian)
538 {
539         if (endian != BTF_LITTLE_ENDIAN && endian != BTF_BIG_ENDIAN)
540                 return libbpf_err(-EINVAL);
541
542         btf->swapped_endian = is_host_big_endian() != (endian == BTF_BIG_ENDIAN);
543         if (!btf->swapped_endian) {
544                 free(btf->raw_data_swapped);
545                 btf->raw_data_swapped = NULL;
546         }
547         return 0;
548 }
549
550 static bool btf_type_is_void(const struct btf_type *t)
551 {
552         return t == &btf_void || btf_is_fwd(t);
553 }
554
555 static bool btf_type_is_void_or_null(const struct btf_type *t)
556 {
557         return !t || btf_type_is_void(t);
558 }
559
560 #define MAX_RESOLVE_DEPTH 32
561
562 __s64 btf__resolve_size(const struct btf *btf, __u32 type_id)
563 {
564         const struct btf_array *array;
565         const struct btf_type *t;
566         __u32 nelems = 1;
567         __s64 size = -1;
568         int i;
569
570         t = btf__type_by_id(btf, type_id);
571         for (i = 0; i < MAX_RESOLVE_DEPTH && !btf_type_is_void_or_null(t); i++) {
572                 switch (btf_kind(t)) {
573                 case BTF_KIND_INT:
574                 case BTF_KIND_STRUCT:
575                 case BTF_KIND_UNION:
576                 case BTF_KIND_ENUM:
577                 case BTF_KIND_DATASEC:
578                 case BTF_KIND_FLOAT:
579                         size = t->size;
580                         goto done;
581                 case BTF_KIND_PTR:
582                         size = btf_ptr_sz(btf);
583                         goto done;
584                 case BTF_KIND_TYPEDEF:
585                 case BTF_KIND_VOLATILE:
586                 case BTF_KIND_CONST:
587                 case BTF_KIND_RESTRICT:
588                 case BTF_KIND_VAR:
589                         type_id = t->type;
590                         break;
591                 case BTF_KIND_ARRAY:
592                         array = btf_array(t);
593                         if (nelems && array->nelems > UINT32_MAX / nelems)
594                                 return libbpf_err(-E2BIG);
595                         nelems *= array->nelems;
596                         type_id = array->type;
597                         break;
598                 default:
599                         return libbpf_err(-EINVAL);
600                 }
601
602                 t = btf__type_by_id(btf, type_id);
603         }
604
605 done:
606         if (size < 0)
607                 return libbpf_err(-EINVAL);
608         if (nelems && size > UINT32_MAX / nelems)
609                 return libbpf_err(-E2BIG);
610
611         return nelems * size;
612 }
613
614 int btf__align_of(const struct btf *btf, __u32 id)
615 {
616         const struct btf_type *t = btf__type_by_id(btf, id);
617         __u16 kind = btf_kind(t);
618
619         switch (kind) {
620         case BTF_KIND_INT:
621         case BTF_KIND_ENUM:
622         case BTF_KIND_FLOAT:
623                 return min(btf_ptr_sz(btf), (size_t)t->size);
624         case BTF_KIND_PTR:
625                 return btf_ptr_sz(btf);
626         case BTF_KIND_TYPEDEF:
627         case BTF_KIND_VOLATILE:
628         case BTF_KIND_CONST:
629         case BTF_KIND_RESTRICT:
630                 return btf__align_of(btf, t->type);
631         case BTF_KIND_ARRAY:
632                 return btf__align_of(btf, btf_array(t)->type);
633         case BTF_KIND_STRUCT:
634         case BTF_KIND_UNION: {
635                 const struct btf_member *m = btf_members(t);
636                 __u16 vlen = btf_vlen(t);
637                 int i, max_align = 1, align;
638
639                 for (i = 0; i < vlen; i++, m++) {
640                         align = btf__align_of(btf, m->type);
641                         if (align <= 0)
642                                 return libbpf_err(align);
643                         max_align = max(max_align, align);
644                 }
645
646                 return max_align;
647         }
648         default:
649                 pr_warn("unsupported BTF_KIND:%u\n", btf_kind(t));
650                 return errno = EINVAL, 0;
651         }
652 }
653
654 int btf__resolve_type(const struct btf *btf, __u32 type_id)
655 {
656         const struct btf_type *t;
657         int depth = 0;
658
659         t = btf__type_by_id(btf, type_id);
660         while (depth < MAX_RESOLVE_DEPTH &&
661                !btf_type_is_void_or_null(t) &&
662                (btf_is_mod(t) || btf_is_typedef(t) || btf_is_var(t))) {
663                 type_id = t->type;
664                 t = btf__type_by_id(btf, type_id);
665                 depth++;
666         }
667
668         if (depth == MAX_RESOLVE_DEPTH || btf_type_is_void_or_null(t))
669                 return libbpf_err(-EINVAL);
670
671         return type_id;
672 }
673
674 __s32 btf__find_by_name(const struct btf *btf, const char *type_name)
675 {
676         __u32 i, nr_types = btf__get_nr_types(btf);
677
678         if (!strcmp(type_name, "void"))
679                 return 0;
680
681         for (i = 1; i <= nr_types; i++) {
682                 const struct btf_type *t = btf__type_by_id(btf, i);
683                 const char *name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
684
685                 if (name && !strcmp(type_name, name))
686                         return i;
687         }
688
689         return libbpf_err(-ENOENT);
690 }
691
692 __s32 btf__find_by_name_kind(const struct btf *btf, const char *type_name,
693                              __u32 kind)
694 {
695         __u32 i, nr_types = btf__get_nr_types(btf);
696
697         if (kind == BTF_KIND_UNKN || !strcmp(type_name, "void"))
698                 return 0;
699
700         for (i = 1; i <= nr_types; i++) {
701                 const struct btf_type *t = btf__type_by_id(btf, i);
702                 const char *name;
703
704                 if (btf_kind(t) != kind)
705                         continue;
706                 name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
707                 if (name && !strcmp(type_name, name))
708                         return i;
709         }
710
711         return libbpf_err(-ENOENT);
712 }
713
714 static bool btf_is_modifiable(const struct btf *btf)
715 {
716         return (void *)btf->hdr != btf->raw_data;
717 }
718
719 void btf__free(struct btf *btf)
720 {
721         if (IS_ERR_OR_NULL(btf))
722                 return;
723
724         if (btf->fd >= 0)
725                 close(btf->fd);
726
727         if (btf_is_modifiable(btf)) {
728                 /* if BTF was modified after loading, it will have a split
729                  * in-memory representation for header, types, and strings
730                  * sections, so we need to free all of them individually. It
731                  * might still have a cached contiguous raw data present,
732                  * which will be unconditionally freed below.
733                  */
734                 free(btf->hdr);
735                 free(btf->types_data);
736                 strset__free(btf->strs_set);
737         }
738         free(btf->raw_data);
739         free(btf->raw_data_swapped);
740         free(btf->type_offs);
741         free(btf);
742 }
743
744 static struct btf *btf_new_empty(struct btf *base_btf)
745 {
746         struct btf *btf;
747
748         btf = calloc(1, sizeof(*btf));
749         if (!btf)
750                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
751
752         btf->nr_types = 0;
753         btf->start_id = 1;
754         btf->start_str_off = 0;
755         btf->fd = -1;
756         btf->ptr_sz = sizeof(void *);
757         btf->swapped_endian = false;
758
759         if (base_btf) {
760                 btf->base_btf = base_btf;
761                 btf->start_id = btf__get_nr_types(base_btf) + 1;
762                 btf->start_str_off = base_btf->hdr->str_len;
763         }
764
765         /* +1 for empty string at offset 0 */
766         btf->raw_size = sizeof(struct btf_header) + (base_btf ? 0 : 1);
767         btf->raw_data = calloc(1, btf->raw_size);
768         if (!btf->raw_data) {
769                 free(btf);
770                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
771         }
772
773         btf->hdr = btf->raw_data;
774         btf->hdr->hdr_len = sizeof(struct btf_header);
775         btf->hdr->magic = BTF_MAGIC;
776         btf->hdr->version = BTF_VERSION;
777
778         btf->types_data = btf->raw_data + btf->hdr->hdr_len;
779         btf->strs_data = btf->raw_data + btf->hdr->hdr_len;
780         btf->hdr->str_len = base_btf ? 0 : 1; /* empty string at offset 0 */
781
782         return btf;
783 }
784
785 struct btf *btf__new_empty(void)
786 {
787         return libbpf_ptr(btf_new_empty(NULL));
788 }
789
790 struct btf *btf__new_empty_split(struct btf *base_btf)
791 {
792         return libbpf_ptr(btf_new_empty(base_btf));
793 }
794
795 static struct btf *btf_new(const void *data, __u32 size, struct btf *base_btf)
796 {
797         struct btf *btf;
798         int err;
799
800         btf = calloc(1, sizeof(struct btf));
801         if (!btf)
802                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
803
804         btf->nr_types = 0;
805         btf->start_id = 1;
806         btf->start_str_off = 0;
807
808         if (base_btf) {
809                 btf->base_btf = base_btf;
810                 btf->start_id = btf__get_nr_types(base_btf) + 1;
811                 btf->start_str_off = base_btf->hdr->str_len;
812         }
813
814         btf->raw_data = malloc(size);
815         if (!btf->raw_data) {
816                 err = -ENOMEM;
817                 goto done;
818         }
819         memcpy(btf->raw_data, data, size);
820         btf->raw_size = size;
821
822         btf->hdr = btf->raw_data;
823         err = btf_parse_hdr(btf);
824         if (err)
825                 goto done;
826
827         btf->strs_data = btf->raw_data + btf->hdr->hdr_len + btf->hdr->str_off;
828         btf->types_data = btf->raw_data + btf->hdr->hdr_len + btf->hdr->type_off;
829
830         err = btf_parse_str_sec(btf);
831         err = err ?: btf_parse_type_sec(btf);
832         if (err)
833                 goto done;
834
835         btf->fd = -1;
836
837 done:
838         if (err) {
839                 btf__free(btf);
840                 return ERR_PTR(err);
841         }
842
843         return btf;
844 }
845
846 struct btf *btf__new(const void *data, __u32 size)
847 {
848         return libbpf_ptr(btf_new(data, size, NULL));
849 }
850
851 static struct btf *btf_parse_elf(const char *path, struct btf *base_btf,
852                                  struct btf_ext **btf_ext)
853 {
854         Elf_Data *btf_data = NULL, *btf_ext_data = NULL;
855         int err = 0, fd = -1, idx = 0;
856         struct btf *btf = NULL;
857         Elf_Scn *scn = NULL;
858         Elf *elf = NULL;
859         GElf_Ehdr ehdr;
860         size_t shstrndx;
861
862         if (elf_version(EV_CURRENT) == EV_NONE) {
863                 pr_warn("failed to init libelf for %s\n", path);
864                 return ERR_PTR(-LIBBPF_ERRNO__LIBELF);
865         }
866
867         fd = open(path, O_RDONLY);
868         if (fd < 0) {
869                 err = -errno;
870                 pr_warn("failed to open %s: %s\n", path, strerror(errno));
871                 return ERR_PTR(err);
872         }
873
874         err = -LIBBPF_ERRNO__FORMAT;
875
876         elf = elf_begin(fd, ELF_C_READ, NULL);
877         if (!elf) {
878                 pr_warn("failed to open %s as ELF file\n", path);
879                 goto done;
880         }
881         if (!gelf_getehdr(elf, &ehdr)) {
882                 pr_warn("failed to get EHDR from %s\n", path);
883                 goto done;
884         }
885
886         if (elf_getshdrstrndx(elf, &shstrndx)) {
887                 pr_warn("failed to get section names section index for %s\n",
888                         path);
889                 goto done;
890         }
891
892         if (!elf_rawdata(elf_getscn(elf, shstrndx), NULL)) {
893                 pr_warn("failed to get e_shstrndx from %s\n", path);
894                 goto done;
895         }
896
897         while ((scn = elf_nextscn(elf, scn)) != NULL) {
898                 GElf_Shdr sh;
899                 char *name;
900
901                 idx++;
902                 if (gelf_getshdr(scn, &sh) != &sh) {
903                         pr_warn("failed to get section(%d) header from %s\n",
904                                 idx, path);
905                         goto done;
906                 }
907                 name = elf_strptr(elf, shstrndx, sh.sh_name);
908                 if (!name) {
909                         pr_warn("failed to get section(%d) name from %s\n",
910                                 idx, path);
911                         goto done;
912                 }
913                 if (strcmp(name, BTF_ELF_SEC) == 0) {
914                         btf_data = elf_getdata(scn, 0);
915                         if (!btf_data) {
916                                 pr_warn("failed to get section(%d, %s) data from %s\n",
917                                         idx, name, path);
918                                 goto done;
919                         }
920                         continue;
921                 } else if (btf_ext && strcmp(name, BTF_EXT_ELF_SEC) == 0) {
922                         btf_ext_data = elf_getdata(scn, 0);
923                         if (!btf_ext_data) {
924                                 pr_warn("failed to get section(%d, %s) data from %s\n",
925                                         idx, name, path);
926                                 goto done;
927                         }
928                         continue;
929                 }
930         }
931
932         err = 0;
933
934         if (!btf_data) {
935                 err = -ENOENT;
936                 goto done;
937         }
938         btf = btf_new(btf_data->d_buf, btf_data->d_size, base_btf);
939         err = libbpf_get_error(btf);
940         if (err)
941                 goto done;
942
943         switch (gelf_getclass(elf)) {
944         case ELFCLASS32:
945                 btf__set_pointer_size(btf, 4);
946                 break;
947         case ELFCLASS64:
948                 btf__set_pointer_size(btf, 8);
949                 break;
950         default:
951                 pr_warn("failed to get ELF class (bitness) for %s\n", path);
952                 break;
953         }
954
955         if (btf_ext && btf_ext_data) {
956                 *btf_ext = btf_ext__new(btf_ext_data->d_buf, btf_ext_data->d_size);
957                 err = libbpf_get_error(*btf_ext);
958                 if (err)
959                         goto done;
960         } else if (btf_ext) {
961                 *btf_ext = NULL;
962         }
963 done:
964         if (elf)
965                 elf_end(elf);
966         close(fd);
967
968         if (!err)
969                 return btf;
970
971         if (btf_ext)
972                 btf_ext__free(*btf_ext);
973         btf__free(btf);
974
975         return ERR_PTR(err);
976 }
977
978 struct btf *btf__parse_elf(const char *path, struct btf_ext **btf_ext)
979 {
980         return libbpf_ptr(btf_parse_elf(path, NULL, btf_ext));
981 }
982
983 struct btf *btf__parse_elf_split(const char *path, struct btf *base_btf)
984 {
985         return libbpf_ptr(btf_parse_elf(path, base_btf, NULL));
986 }
987
988 static struct btf *btf_parse_raw(const char *path, struct btf *base_btf)
989 {
990         struct btf *btf = NULL;
991         void *data = NULL;
992         FILE *f = NULL;
993         __u16 magic;
994         int err = 0;
995         long sz;
996
997         f = fopen(path, "rb");
998         if (!f) {
999                 err = -errno;
1000                 goto err_out;
1001         }
1002
1003         /* check BTF magic */
1004         if (fread(&magic, 1, sizeof(magic), f) < sizeof(magic)) {
1005                 err = -EIO;
1006                 goto err_out;
1007         }
1008         if (magic != BTF_MAGIC && magic != bswap_16(BTF_MAGIC)) {
1009                 /* definitely not a raw BTF */
1010                 err = -EPROTO;
1011                 goto err_out;
1012         }
1013
1014         /* get file size */
1015         if (fseek(f, 0, SEEK_END)) {
1016                 err = -errno;
1017                 goto err_out;
1018         }
1019         sz = ftell(f);
1020         if (sz < 0) {
1021                 err = -errno;
1022                 goto err_out;
1023         }
1024         /* rewind to the start */
1025         if (fseek(f, 0, SEEK_SET)) {
1026                 err = -errno;
1027                 goto err_out;
1028         }
1029
1030         /* pre-alloc memory and read all of BTF data */
1031         data = malloc(sz);
1032         if (!data) {
1033                 err = -ENOMEM;
1034                 goto err_out;
1035         }
1036         if (fread(data, 1, sz, f) < sz) {
1037                 err = -EIO;
1038                 goto err_out;
1039         }
1040
1041         /* finally parse BTF data */
1042         btf = btf_new(data, sz, base_btf);
1043
1044 err_out:
1045         free(data);
1046         if (f)
1047                 fclose(f);
1048         return err ? ERR_PTR(err) : btf;
1049 }
1050
1051 struct btf *btf__parse_raw(const char *path)
1052 {
1053         return libbpf_ptr(btf_parse_raw(path, NULL));
1054 }
1055
1056 struct btf *btf__parse_raw_split(const char *path, struct btf *base_btf)
1057 {
1058         return libbpf_ptr(btf_parse_raw(path, base_btf));
1059 }
1060
1061 static struct btf *btf_parse(const char *path, struct btf *base_btf, struct btf_ext **btf_ext)
1062 {
1063         struct btf *btf;
1064         int err;
1065
1066         if (btf_ext)
1067                 *btf_ext = NULL;
1068
1069         btf = btf_parse_raw(path, base_btf);
1070         err = libbpf_get_error(btf);
1071         if (!err)
1072                 return btf;
1073         if (err != -EPROTO)
1074                 return ERR_PTR(err);
1075         return btf_parse_elf(path, base_btf, btf_ext);
1076 }
1077
1078 struct btf *btf__parse(const char *path, struct btf_ext **btf_ext)
1079 {
1080         return libbpf_ptr(btf_parse(path, NULL, btf_ext));
1081 }
1082
1083 struct btf *btf__parse_split(const char *path, struct btf *base_btf)
1084 {
1085         return libbpf_ptr(btf_parse(path, base_btf, NULL));
1086 }
1087
1088 static int compare_vsi_off(const void *_a, const void *_b)
1089 {
1090         const struct btf_var_secinfo *a = _a;
1091         const struct btf_var_secinfo *b = _b;
1092
1093         return a->offset - b->offset;
1094 }
1095
1096 static int btf_fixup_datasec(struct bpf_object *obj, struct btf *btf,
1097                              struct btf_type *t)
1098 {
1099         __u32 size = 0, off = 0, i, vars = btf_vlen(t);
1100         const char *name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
1101         const struct btf_type *t_var;
1102         struct btf_var_secinfo *vsi;
1103         const struct btf_var *var;
1104         int ret;
1105
1106         if (!name) {
1107                 pr_debug("No name found in string section for DATASEC kind.\n");
1108                 return -ENOENT;
1109         }
1110
1111         /* .extern datasec size and var offsets were set correctly during
1112          * extern collection step, so just skip straight to sorting variables
1113          */
1114         if (t->size)
1115                 goto sort_vars;
1116
1117         ret = bpf_object__section_size(obj, name, &size);
1118         if (ret || !size || (t->size && t->size != size)) {
1119                 pr_debug("Invalid size for section %s: %u bytes\n", name, size);
1120                 return -ENOENT;
1121         }
1122
1123         t->size = size;
1124
1125         for (i = 0, vsi = btf_var_secinfos(t); i < vars; i++, vsi++) {
1126                 t_var = btf__type_by_id(btf, vsi->type);
1127                 var = btf_var(t_var);
1128
1129                 if (!btf_is_var(t_var)) {
1130                         pr_debug("Non-VAR type seen in section %s\n", name);
1131                         return -EINVAL;
1132                 }
1133
1134                 if (var->linkage == BTF_VAR_STATIC)
1135                         continue;
1136
1137                 name = btf__name_by_offset(btf, t_var->name_off);
1138                 if (!name) {
1139                         pr_debug("No name found in string section for VAR kind\n");
1140                         return -ENOENT;
1141                 }
1142
1143                 ret = bpf_object__variable_offset(obj, name, &off);
1144                 if (ret) {
1145                         pr_debug("No offset found in symbol table for VAR %s\n",
1146                                  name);
1147                         return -ENOENT;
1148                 }
1149
1150                 vsi->offset = off;
1151         }
1152
1153 sort_vars:
1154         qsort(btf_var_secinfos(t), vars, sizeof(*vsi), compare_vsi_off);
1155         return 0;
1156 }
1157
1158 int btf__finalize_data(struct bpf_object *obj, struct btf *btf)
1159 {
1160         int err = 0;
1161         __u32 i;
1162
1163         for (i = 1; i <= btf->nr_types; i++) {
1164                 struct btf_type *t = btf_type_by_id(btf, i);
1165
1166                 /* Loader needs to fix up some of the things compiler
1167                  * couldn't get its hands on while emitting BTF. This
1168                  * is section size and global variable offset. We use
1169                  * the info from the ELF itself for this purpose.
1170                  */
1171                 if (btf_is_datasec(t)) {
1172                         err = btf_fixup_datasec(obj, btf, t);
1173                         if (err)
1174                                 break;
1175                 }
1176         }
1177
1178         return libbpf_err(err);
1179 }
1180
1181 static void *btf_get_raw_data(const struct btf *btf, __u32 *size, bool swap_endian);
1182
1183 int btf__load_into_kernel(struct btf *btf)
1184 {
1185         __u32 log_buf_size = 0, raw_size;
1186         char *log_buf = NULL;
1187         void *raw_data;
1188         int err = 0;
1189
1190         if (btf->fd >= 0)
1191                 return libbpf_err(-EEXIST);
1192
1193 retry_load:
1194         if (log_buf_size) {
1195                 log_buf = malloc(log_buf_size);
1196                 if (!log_buf)
1197                         return libbpf_err(-ENOMEM);
1198
1199                 *log_buf = 0;
1200         }
1201
1202         raw_data = btf_get_raw_data(btf, &raw_size, false);
1203         if (!raw_data) {
1204                 err = -ENOMEM;
1205                 goto done;
1206         }
1207         /* cache native raw data representation */
1208         btf->raw_size = raw_size;
1209         btf->raw_data = raw_data;
1210
1211         btf->fd = bpf_load_btf(raw_data, raw_size, log_buf, log_buf_size, false);
1212         if (btf->fd < 0) {
1213                 if (!log_buf || errno == ENOSPC) {
1214                         log_buf_size = max((__u32)BPF_LOG_BUF_SIZE,
1215                                            log_buf_size << 1);
1216                         free(log_buf);
1217                         goto retry_load;
1218                 }
1219
1220                 err = -errno;
1221                 pr_warn("Error loading BTF: %s(%d)\n", strerror(errno), errno);
1222                 if (*log_buf)
1223                         pr_warn("%s\n", log_buf);
1224                 goto done;
1225         }
1226
1227 done:
1228         free(log_buf);
1229         return libbpf_err(err);
1230 }
1231 int btf__load(struct btf *) __attribute__((alias("btf__load_into_kernel")));
1232
1233 int btf__fd(const struct btf *btf)
1234 {
1235         return btf->fd;
1236 }
1237
1238 void btf__set_fd(struct btf *btf, int fd)
1239 {
1240         btf->fd = fd;
1241 }
1242
1243 static const void *btf_strs_data(const struct btf *btf)
1244 {
1245         return btf->strs_data ? btf->strs_data : strset__data(btf->strs_set);
1246 }
1247
1248 static void *btf_get_raw_data(const struct btf *btf, __u32 *size, bool swap_endian)
1249 {
1250         struct btf_header *hdr = btf->hdr;
1251         struct btf_type *t;
1252         void *data, *p;
1253         __u32 data_sz;
1254         int i;
1255
1256         data = swap_endian ? btf->raw_data_swapped : btf->raw_data;
1257         if (data) {
1258                 *size = btf->raw_size;
1259                 return data;
1260         }
1261
1262         data_sz = hdr->hdr_len + hdr->type_len + hdr->str_len;
1263         data = calloc(1, data_sz);
1264         if (!data)
1265                 return NULL;
1266         p = data;
1267
1268         memcpy(p, hdr, hdr->hdr_len);
1269         if (swap_endian)
1270                 btf_bswap_hdr(p);
1271         p += hdr->hdr_len;
1272
1273         memcpy(p, btf->types_data, hdr->type_len);
1274         if (swap_endian) {
1275                 for (i = 0; i < btf->nr_types; i++) {
1276                         t = p + btf->type_offs[i];
1277                         /* btf_bswap_type_rest() relies on native t->info, so
1278                          * we swap base type info after we swapped all the
1279                          * additional information
1280                          */
1281                         if (btf_bswap_type_rest(t))
1282                                 goto err_out;
1283                         btf_bswap_type_base(t);
1284                 }
1285         }
1286         p += hdr->type_len;
1287
1288         memcpy(p, btf_strs_data(btf), hdr->str_len);
1289         p += hdr->str_len;
1290
1291         *size = data_sz;
1292         return data;
1293 err_out:
1294         free(data);
1295         return NULL;
1296 }
1297
1298 const void *btf__get_raw_data(const struct btf *btf_ro, __u32 *size)
1299 {
1300         struct btf *btf = (struct btf *)btf_ro;
1301         __u32 data_sz;
1302         void *data;
1303
1304         data = btf_get_raw_data(btf, &data_sz, btf->swapped_endian);
1305         if (!data)
1306                 return errno = -ENOMEM, NULL;
1307
1308         btf->raw_size = data_sz;
1309         if (btf->swapped_endian)
1310                 btf->raw_data_swapped = data;
1311         else
1312                 btf->raw_data = data;
1313         *size = data_sz;
1314         return data;
1315 }
1316
1317 const char *btf__str_by_offset(const struct btf *btf, __u32 offset)
1318 {
1319         if (offset < btf->start_str_off)
1320                 return btf__str_by_offset(btf->base_btf, offset);
1321         else if (offset - btf->start_str_off < btf->hdr->str_len)
1322                 return btf_strs_data(btf) + (offset - btf->start_str_off);
1323         else
1324                 return errno = EINVAL, NULL;
1325 }
1326
1327 const char *btf__name_by_offset(const struct btf *btf, __u32 offset)
1328 {
1329         return btf__str_by_offset(btf, offset);
1330 }
1331
1332 struct btf *btf_get_from_fd(int btf_fd, struct btf *base_btf)
1333 {
1334         struct bpf_btf_info btf_info;
1335         __u32 len = sizeof(btf_info);
1336         __u32 last_size;
1337         struct btf *btf;
1338         void *ptr;
1339         int err;
1340
1341         /* we won't know btf_size until we call bpf_obj_get_info_by_fd(). so
1342          * let's start with a sane default - 4KiB here - and resize it only if
1343          * bpf_obj_get_info_by_fd() needs a bigger buffer.
1344          */
1345         last_size = 4096;
1346         ptr = malloc(last_size);
1347         if (!ptr)
1348                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1349
1350         memset(&btf_info, 0, sizeof(btf_info));
1351         btf_info.btf = ptr_to_u64(ptr);
1352         btf_info.btf_size = last_size;
1353         err = bpf_obj_get_info_by_fd(btf_fd, &btf_info, &len);
1354
1355         if (!err && btf_info.btf_size > last_size) {
1356                 void *temp_ptr;
1357
1358                 last_size = btf_info.btf_size;
1359                 temp_ptr = realloc(ptr, last_size);
1360                 if (!temp_ptr) {
1361                         btf = ERR_PTR(-ENOMEM);
1362                         goto exit_free;
1363                 }
1364                 ptr = temp_ptr;
1365
1366                 len = sizeof(btf_info);
1367                 memset(&btf_info, 0, sizeof(btf_info));
1368                 btf_info.btf = ptr_to_u64(ptr);
1369                 btf_info.btf_size = last_size;
1370
1371                 err = bpf_obj_get_info_by_fd(btf_fd, &btf_info, &len);
1372         }
1373
1374         if (err || btf_info.btf_size > last_size) {
1375                 btf = err ? ERR_PTR(-errno) : ERR_PTR(-E2BIG);
1376                 goto exit_free;
1377         }
1378
1379         btf = btf_new(ptr, btf_info.btf_size, base_btf);
1380
1381 exit_free:
1382         free(ptr);
1383         return btf;
1384 }
1385
1386 struct btf *btf__load_from_kernel_by_id(__u32 id)
1387 {
1388         struct btf *btf;
1389         int btf_fd;
1390
1391         btf_fd = bpf_btf_get_fd_by_id(id);
1392         if (btf_fd < 0)
1393                 return libbpf_err_ptr(-errno);
1394
1395         btf = btf_get_from_fd(btf_fd, NULL);
1396         close(btf_fd);
1397
1398         return libbpf_ptr(btf);
1399 }
1400
1401 int btf__get_from_id(__u32 id, struct btf **btf)
1402 {
1403         struct btf *res;
1404         int err;
1405
1406         *btf = NULL;
1407         res = btf__load_from_kernel_by_id(id);
1408         err = libbpf_get_error(res);
1409
1410         if (err)
1411                 return libbpf_err(err);
1412
1413         *btf = res;
1414         return 0;
1415 }
1416
1417 int btf__get_map_kv_tids(const struct btf *btf, const char *map_name,
1418                          __u32 expected_key_size, __u32 expected_value_size,
1419                          __u32 *key_type_id, __u32 *value_type_id)
1420 {
1421         const struct btf_type *container_type;
1422         const struct btf_member *key, *value;
1423         const size_t max_name = 256;
1424         char container_name[max_name];
1425         __s64 key_size, value_size;
1426         __s32 container_id;
1427
1428         if (snprintf(container_name, max_name, "____btf_map_%s", map_name) == max_name) {
1429                 pr_warn("map:%s length of '____btf_map_%s' is too long\n",
1430                         map_name, map_name);
1431                 return libbpf_err(-EINVAL);
1432         }
1433
1434         container_id = btf__find_by_name(btf, container_name);
1435         if (container_id < 0) {
1436                 pr_debug("map:%s container_name:%s cannot be found in BTF. Missing BPF_ANNOTATE_KV_PAIR?\n",
1437                          map_name, container_name);
1438                 return libbpf_err(container_id);
1439         }
1440
1441         container_type = btf__type_by_id(btf, container_id);
1442         if (!container_type) {
1443                 pr_warn("map:%s cannot find BTF type for container_id:%u\n",
1444                         map_name, container_id);
1445                 return libbpf_err(-EINVAL);
1446         }
1447
1448         if (!btf_is_struct(container_type) || btf_vlen(container_type) < 2) {
1449                 pr_warn("map:%s container_name:%s is an invalid container struct\n",
1450                         map_name, container_name);
1451                 return libbpf_err(-EINVAL);
1452         }
1453
1454         key = btf_members(container_type);
1455         value = key + 1;
1456
1457         key_size = btf__resolve_size(btf, key->type);
1458         if (key_size < 0) {
1459                 pr_warn("map:%s invalid BTF key_type_size\n", map_name);
1460                 return libbpf_err(key_size);
1461         }
1462
1463         if (expected_key_size != key_size) {
1464                 pr_warn("map:%s btf_key_type_size:%u != map_def_key_size:%u\n",
1465                         map_name, (__u32)key_size, expected_key_size);
1466                 return libbpf_err(-EINVAL);
1467         }
1468
1469         value_size = btf__resolve_size(btf, value->type);
1470         if (value_size < 0) {
1471                 pr_warn("map:%s invalid BTF value_type_size\n", map_name);
1472                 return libbpf_err(value_size);
1473         }
1474
1475         if (expected_value_size != value_size) {
1476                 pr_warn("map:%s btf_value_type_size:%u != map_def_value_size:%u\n",
1477                         map_name, (__u32)value_size, expected_value_size);
1478                 return libbpf_err(-EINVAL);
1479         }
1480
1481         *key_type_id = key->type;
1482         *value_type_id = value->type;
1483
1484         return 0;
1485 }
1486
1487 static void btf_invalidate_raw_data(struct btf *btf)
1488 {
1489         if (btf->raw_data) {
1490                 free(btf->raw_data);
1491                 btf->raw_data = NULL;
1492         }
1493         if (btf->raw_data_swapped) {
1494                 free(btf->raw_data_swapped);
1495                 btf->raw_data_swapped = NULL;
1496         }
1497 }
1498
1499 /* Ensure BTF is ready to be modified (by splitting into a three memory
1500  * regions for header, types, and strings). Also invalidate cached
1501  * raw_data, if any.
1502  */
1503 static int btf_ensure_modifiable(struct btf *btf)
1504 {
1505         void *hdr, *types;
1506         struct strset *set = NULL;
1507         int err = -ENOMEM;
1508
1509         if (btf_is_modifiable(btf)) {
1510                 /* any BTF modification invalidates raw_data */
1511                 btf_invalidate_raw_data(btf);
1512                 return 0;
1513         }
1514
1515         /* split raw data into three memory regions */
1516         hdr = malloc(btf->hdr->hdr_len);
1517         types = malloc(btf->hdr->type_len);
1518         if (!hdr || !types)
1519                 goto err_out;
1520
1521         memcpy(hdr, btf->hdr, btf->hdr->hdr_len);
1522         memcpy(types, btf->types_data, btf->hdr->type_len);
1523
1524         /* build lookup index for all strings */
1525         set = strset__new(BTF_MAX_STR_OFFSET, btf->strs_data, btf->hdr->str_len);
1526         if (IS_ERR(set)) {
1527                 err = PTR_ERR(set);
1528                 goto err_out;
1529         }
1530
1531         /* only when everything was successful, update internal state */
1532         btf->hdr = hdr;
1533         btf->types_data = types;
1534         btf->types_data_cap = btf->hdr->type_len;
1535         btf->strs_data = NULL;
1536         btf->strs_set = set;
1537         /* if BTF was created from scratch, all strings are guaranteed to be
1538          * unique and deduplicated
1539          */
1540         if (btf->hdr->str_len == 0)
1541                 btf->strs_deduped = true;
1542         if (!btf->base_btf && btf->hdr->str_len == 1)
1543                 btf->strs_deduped = true;
1544
1545         /* invalidate raw_data representation */
1546         btf_invalidate_raw_data(btf);
1547
1548         return 0;
1549
1550 err_out:
1551         strset__free(set);
1552         free(hdr);
1553         free(types);
1554         return err;
1555 }
1556
1557 /* Find an offset in BTF string section that corresponds to a given string *s*.
1558  * Returns:
1559  *   - >0 offset into string section, if string is found;
1560  *   - -ENOENT, if string is not in the string section;
1561  *   - <0, on any other error.
1562  */
1563 int btf__find_str(struct btf *btf, const char *s)
1564 {
1565         int off;
1566
1567         if (btf->base_btf) {
1568                 off = btf__find_str(btf->base_btf, s);
1569                 if (off != -ENOENT)
1570                         return off;
1571         }
1572
1573         /* BTF needs to be in a modifiable state to build string lookup index */
1574         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1575                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1576
1577         off = strset__find_str(btf->strs_set, s);
1578         if (off < 0)
1579                 return libbpf_err(off);
1580
1581         return btf->start_str_off + off;
1582 }
1583
1584 /* Add a string s to the BTF string section.
1585  * Returns:
1586  *   - > 0 offset into string section, on success;
1587  *   - < 0, on error.
1588  */
1589 int btf__add_str(struct btf *btf, const char *s)
1590 {
1591         int off;
1592
1593         if (btf->base_btf) {
1594                 off = btf__find_str(btf->base_btf, s);
1595                 if (off != -ENOENT)
1596                         return off;
1597         }
1598
1599         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1600                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1601
1602         off = strset__add_str(btf->strs_set, s);
1603         if (off < 0)
1604                 return libbpf_err(off);
1605
1606         btf->hdr->str_len = strset__data_size(btf->strs_set);
1607
1608         return btf->start_str_off + off;
1609 }
1610
1611 static void *btf_add_type_mem(struct btf *btf, size_t add_sz)
1612 {
1613         return libbpf_add_mem(&btf->types_data, &btf->types_data_cap, 1,
1614                               btf->hdr->type_len, UINT_MAX, add_sz);
1615 }
1616
1617 static void btf_type_inc_vlen(struct btf_type *t)
1618 {
1619         t->info = btf_type_info(btf_kind(t), btf_vlen(t) + 1, btf_kflag(t));
1620 }
1621
1622 static int btf_commit_type(struct btf *btf, int data_sz)
1623 {
1624         int err;
1625
1626         err = btf_add_type_idx_entry(btf, btf->hdr->type_len);
1627         if (err)
1628                 return libbpf_err(err);
1629
1630         btf->hdr->type_len += data_sz;
1631         btf->hdr->str_off += data_sz;
1632         btf->nr_types++;
1633         return btf->start_id + btf->nr_types - 1;
1634 }
1635
1636 struct btf_pipe {
1637         const struct btf *src;
1638         struct btf *dst;
1639 };
1640
1641 static int btf_rewrite_str(__u32 *str_off, void *ctx)
1642 {
1643         struct btf_pipe *p = ctx;
1644         int off;
1645
1646         if (!*str_off) /* nothing to do for empty strings */
1647                 return 0;
1648
1649         off = btf__add_str(p->dst, btf__str_by_offset(p->src, *str_off));
1650         if (off < 0)
1651                 return off;
1652
1653         *str_off = off;
1654         return 0;
1655 }
1656
1657 int btf__add_type(struct btf *btf, const struct btf *src_btf, const struct btf_type *src_type)
1658 {
1659         struct btf_pipe p = { .src = src_btf, .dst = btf };
1660         struct btf_type *t;
1661         int sz, err;
1662
1663         sz = btf_type_size(src_type);
1664         if (sz < 0)
1665                 return libbpf_err(sz);
1666
1667         /* deconstruct BTF, if necessary, and invalidate raw_data */
1668         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1669                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1670
1671         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
1672         if (!t)
1673                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1674
1675         memcpy(t, src_type, sz);
1676
1677         err = btf_type_visit_str_offs(t, btf_rewrite_str, &p);
1678         if (err)
1679                 return libbpf_err(err);
1680
1681         return btf_commit_type(btf, sz);
1682 }
1683
1684 /*
1685  * Append new BTF_KIND_INT type with:
1686  *   - *name* - non-empty, non-NULL type name;
1687  *   - *sz* - power-of-2 (1, 2, 4, ..) size of the type, in bytes;
1688  *   - encoding is a combination of BTF_INT_SIGNED, BTF_INT_CHAR, BTF_INT_BOOL.
1689  * Returns:
1690  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1691  *   - <0, on error.
1692  */
1693 int btf__add_int(struct btf *btf, const char *name, size_t byte_sz, int encoding)
1694 {
1695         struct btf_type *t;
1696         int sz, name_off;
1697
1698         /* non-empty name */
1699         if (!name || !name[0])
1700                 return libbpf_err(-EINVAL);
1701         /* byte_sz must be power of 2 */
1702         if (!byte_sz || (byte_sz & (byte_sz - 1)) || byte_sz > 16)
1703                 return libbpf_err(-EINVAL);
1704         if (encoding & ~(BTF_INT_SIGNED | BTF_INT_CHAR | BTF_INT_BOOL))
1705                 return libbpf_err(-EINVAL);
1706
1707         /* deconstruct BTF, if necessary, and invalidate raw_data */
1708         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1709                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1710
1711         sz = sizeof(struct btf_type) + sizeof(int);
1712         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
1713         if (!t)
1714                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1715
1716         /* if something goes wrong later, we might end up with an extra string,
1717          * but that shouldn't be a problem, because BTF can't be constructed
1718          * completely anyway and will most probably be just discarded
1719          */
1720         name_off = btf__add_str(btf, name);
1721         if (name_off < 0)
1722                 return name_off;
1723
1724         t->name_off = name_off;
1725         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_INT, 0, 0);
1726         t->size = byte_sz;
1727         /* set INT info, we don't allow setting legacy bit offset/size */
1728         *(__u32 *)(t + 1) = (encoding << 24) | (byte_sz * 8);
1729
1730         return btf_commit_type(btf, sz);
1731 }
1732
1733 /*
1734  * Append new BTF_KIND_FLOAT type with:
1735  *   - *name* - non-empty, non-NULL type name;
1736  *   - *sz* - size of the type, in bytes;
1737  * Returns:
1738  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1739  *   - <0, on error.
1740  */
1741 int btf__add_float(struct btf *btf, const char *name, size_t byte_sz)
1742 {
1743         struct btf_type *t;
1744         int sz, name_off;
1745
1746         /* non-empty name */
1747         if (!name || !name[0])
1748                 return libbpf_err(-EINVAL);
1749
1750         /* byte_sz must be one of the explicitly allowed values */
1751         if (byte_sz != 2 && byte_sz != 4 && byte_sz != 8 && byte_sz != 12 &&
1752             byte_sz != 16)
1753                 return libbpf_err(-EINVAL);
1754
1755         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1756                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1757
1758         sz = sizeof(struct btf_type);
1759         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
1760         if (!t)
1761                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1762
1763         name_off = btf__add_str(btf, name);
1764         if (name_off < 0)
1765                 return name_off;
1766
1767         t->name_off = name_off;
1768         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_FLOAT, 0, 0);
1769         t->size = byte_sz;
1770
1771         return btf_commit_type(btf, sz);
1772 }
1773
1774 /* it's completely legal to append BTF types with type IDs pointing forward to
1775  * types that haven't been appended yet, so we only make sure that id looks
1776  * sane, we can't guarantee that ID will always be valid
1777  */
1778 static int validate_type_id(int id)
1779 {
1780         if (id < 0 || id > BTF_MAX_NR_TYPES)
1781                 return -EINVAL;
1782         return 0;
1783 }
1784
1785 /* generic append function for PTR, TYPEDEF, CONST/VOLATILE/RESTRICT */
1786 static int btf_add_ref_kind(struct btf *btf, int kind, const char *name, int ref_type_id)
1787 {
1788         struct btf_type *t;
1789         int sz, name_off = 0;
1790
1791         if (validate_type_id(ref_type_id))
1792                 return libbpf_err(-EINVAL);
1793
1794         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1795                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1796
1797         sz = sizeof(struct btf_type);
1798         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
1799         if (!t)
1800                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1801
1802         if (name && name[0]) {
1803                 name_off = btf__add_str(btf, name);
1804                 if (name_off < 0)
1805                         return name_off;
1806         }
1807
1808         t->name_off = name_off;
1809         t->info = btf_type_info(kind, 0, 0);
1810         t->type = ref_type_id;
1811
1812         return btf_commit_type(btf, sz);
1813 }
1814
1815 /*
1816  * Append new BTF_KIND_PTR type with:
1817  *   - *ref_type_id* - referenced type ID, it might not exist yet;
1818  * Returns:
1819  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1820  *   - <0, on error.
1821  */
1822 int btf__add_ptr(struct btf *btf, int ref_type_id)
1823 {
1824         return btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_PTR, NULL, ref_type_id);
1825 }
1826
1827 /*
1828  * Append new BTF_KIND_ARRAY type with:
1829  *   - *index_type_id* - type ID of the type describing array index;
1830  *   - *elem_type_id* - type ID of the type describing array element;
1831  *   - *nr_elems* - the size of the array;
1832  * Returns:
1833  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1834  *   - <0, on error.
1835  */
1836 int btf__add_array(struct btf *btf, int index_type_id, int elem_type_id, __u32 nr_elems)
1837 {
1838         struct btf_type *t;
1839         struct btf_array *a;
1840         int sz;
1841
1842         if (validate_type_id(index_type_id) || validate_type_id(elem_type_id))
1843                 return libbpf_err(-EINVAL);
1844
1845         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1846                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1847
1848         sz = sizeof(struct btf_type) + sizeof(struct btf_array);
1849         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
1850         if (!t)
1851                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1852
1853         t->name_off = 0;
1854         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_ARRAY, 0, 0);
1855         t->size = 0;
1856
1857         a = btf_array(t);
1858         a->type = elem_type_id;
1859         a->index_type = index_type_id;
1860         a->nelems = nr_elems;
1861
1862         return btf_commit_type(btf, sz);
1863 }
1864
1865 /* generic STRUCT/UNION append function */
1866 static int btf_add_composite(struct btf *btf, int kind, const char *name, __u32 bytes_sz)
1867 {
1868         struct btf_type *t;
1869         int sz, name_off = 0;
1870
1871         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1872                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1873
1874         sz = sizeof(struct btf_type);
1875         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
1876         if (!t)
1877                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1878
1879         if (name && name[0]) {
1880                 name_off = btf__add_str(btf, name);
1881                 if (name_off < 0)
1882                         return name_off;
1883         }
1884
1885         /* start out with vlen=0 and no kflag; this will be adjusted when
1886          * adding each member
1887          */
1888         t->name_off = name_off;
1889         t->info = btf_type_info(kind, 0, 0);
1890         t->size = bytes_sz;
1891
1892         return btf_commit_type(btf, sz);
1893 }
1894
1895 /*
1896  * Append new BTF_KIND_STRUCT type with:
1897  *   - *name* - name of the struct, can be NULL or empty for anonymous structs;
1898  *   - *byte_sz* - size of the struct, in bytes;
1899  *
1900  * Struct initially has no fields in it. Fields can be added by
1901  * btf__add_field() right after btf__add_struct() succeeds.
1902  *
1903  * Returns:
1904  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1905  *   - <0, on error.
1906  */
1907 int btf__add_struct(struct btf *btf, const char *name, __u32 byte_sz)
1908 {
1909         return btf_add_composite(btf, BTF_KIND_STRUCT, name, byte_sz);
1910 }
1911
1912 /*
1913  * Append new BTF_KIND_UNION type with:
1914  *   - *name* - name of the union, can be NULL or empty for anonymous union;
1915  *   - *byte_sz* - size of the union, in bytes;
1916  *
1917  * Union initially has no fields in it. Fields can be added by
1918  * btf__add_field() right after btf__add_union() succeeds. All fields
1919  * should have *bit_offset* of 0.
1920  *
1921  * Returns:
1922  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1923  *   - <0, on error.
1924  */
1925 int btf__add_union(struct btf *btf, const char *name, __u32 byte_sz)
1926 {
1927         return btf_add_composite(btf, BTF_KIND_UNION, name, byte_sz);
1928 }
1929
1930 static struct btf_type *btf_last_type(struct btf *btf)
1931 {
1932         return btf_type_by_id(btf, btf__get_nr_types(btf));
1933 }
1934
1935 /*
1936  * Append new field for the current STRUCT/UNION type with:
1937  *   - *name* - name of the field, can be NULL or empty for anonymous field;
1938  *   - *type_id* - type ID for the type describing field type;
1939  *   - *bit_offset* - bit offset of the start of the field within struct/union;
1940  *   - *bit_size* - bit size of a bitfield, 0 for non-bitfield fields;
1941  * Returns:
1942  *   -  0, on success;
1943  *   - <0, on error.
1944  */
1945 int btf__add_field(struct btf *btf, const char *name, int type_id,
1946                    __u32 bit_offset, __u32 bit_size)
1947 {
1948         struct btf_type *t;
1949         struct btf_member *m;
1950         bool is_bitfield;
1951         int sz, name_off = 0;
1952
1953         /* last type should be union/struct */
1954         if (btf->nr_types == 0)
1955                 return libbpf_err(-EINVAL);
1956         t = btf_last_type(btf);
1957         if (!btf_is_composite(t))
1958                 return libbpf_err(-EINVAL);
1959
1960         if (validate_type_id(type_id))
1961                 return libbpf_err(-EINVAL);
1962         /* best-effort bit field offset/size enforcement */
1963         is_bitfield = bit_size || (bit_offset % 8 != 0);
1964         if (is_bitfield && (bit_size == 0 || bit_size > 255 || bit_offset > 0xffffff))
1965                 return libbpf_err(-EINVAL);
1966
1967         /* only offset 0 is allowed for unions */
1968         if (btf_is_union(t) && bit_offset)
1969                 return libbpf_err(-EINVAL);
1970
1971         /* decompose and invalidate raw data */
1972         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1973                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1974
1975         sz = sizeof(struct btf_member);
1976         m = btf_add_type_mem(btf, sz);
1977         if (!m)
1978                 return libbpf_err(-ENOMEM);
1979
1980         if (name && name[0]) {
1981                 name_off = btf__add_str(btf, name);
1982                 if (name_off < 0)
1983                         return name_off;
1984         }
1985
1986         m->name_off = name_off;
1987         m->type = type_id;
1988         m->offset = bit_offset | (bit_size << 24);
1989
1990         /* btf_add_type_mem can invalidate t pointer */
1991         t = btf_last_type(btf);
1992         /* update parent type's vlen and kflag */
1993         t->info = btf_type_info(btf_kind(t), btf_vlen(t) + 1, is_bitfield || btf_kflag(t));
1994
1995         btf->hdr->type_len += sz;
1996         btf->hdr->str_off += sz;
1997         return 0;
1998 }
1999
2000 /*
2001  * Append new BTF_KIND_ENUM type with:
2002  *   - *name* - name of the enum, can be NULL or empty for anonymous enums;
2003  *   - *byte_sz* - size of the enum, in bytes.
2004  *
2005  * Enum initially has no enum values in it (and corresponds to enum forward
2006  * declaration). Enumerator values can be added by btf__add_enum_value()
2007  * immediately after btf__add_enum() succeeds.
2008  *
2009  * Returns:
2010  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2011  *   - <0, on error.
2012  */
2013 int btf__add_enum(struct btf *btf, const char *name, __u32 byte_sz)
2014 {
2015         struct btf_type *t;
2016         int sz, name_off = 0;
2017
2018         /* byte_sz must be power of 2 */
2019         if (!byte_sz || (byte_sz & (byte_sz - 1)) || byte_sz > 8)
2020                 return libbpf_err(-EINVAL);
2021
2022         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2023                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2024
2025         sz = sizeof(struct btf_type);
2026         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
2027         if (!t)
2028                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2029
2030         if (name && name[0]) {
2031                 name_off = btf__add_str(btf, name);
2032                 if (name_off < 0)
2033                         return name_off;
2034         }
2035
2036         /* start out with vlen=0; it will be adjusted when adding enum values */
2037         t->name_off = name_off;
2038         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_ENUM, 0, 0);
2039         t->size = byte_sz;
2040
2041         return btf_commit_type(btf, sz);
2042 }
2043
2044 /*
2045  * Append new enum value for the current ENUM type with:
2046  *   - *name* - name of the enumerator value, can't be NULL or empty;
2047  *   - *value* - integer value corresponding to enum value *name*;
2048  * Returns:
2049  *   -  0, on success;
2050  *   - <0, on error.
2051  */
2052 int btf__add_enum_value(struct btf *btf, const char *name, __s64 value)
2053 {
2054         struct btf_type *t;
2055         struct btf_enum *v;
2056         int sz, name_off;
2057
2058         /* last type should be BTF_KIND_ENUM */
2059         if (btf->nr_types == 0)
2060                 return libbpf_err(-EINVAL);
2061         t = btf_last_type(btf);
2062         if (!btf_is_enum(t))
2063                 return libbpf_err(-EINVAL);
2064
2065         /* non-empty name */
2066         if (!name || !name[0])
2067                 return libbpf_err(-EINVAL);
2068         if (value < INT_MIN || value > UINT_MAX)
2069                 return libbpf_err(-E2BIG);
2070
2071         /* decompose and invalidate raw data */
2072         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2073                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2074
2075         sz = sizeof(struct btf_enum);
2076         v = btf_add_type_mem(btf, sz);
2077         if (!v)
2078                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2079
2080         name_off = btf__add_str(btf, name);
2081         if (name_off < 0)
2082                 return name_off;
2083
2084         v->name_off = name_off;
2085         v->val = value;
2086
2087         /* update parent type's vlen */
2088         t = btf_last_type(btf);
2089         btf_type_inc_vlen(t);
2090
2091         btf->hdr->type_len += sz;
2092         btf->hdr->str_off += sz;
2093         return 0;
2094 }
2095
2096 /*
2097  * Append new BTF_KIND_FWD type with:
2098  *   - *name*, non-empty/non-NULL name;
2099  *   - *fwd_kind*, kind of forward declaration, one of BTF_FWD_STRUCT,
2100  *     BTF_FWD_UNION, or BTF_FWD_ENUM;
2101  * Returns:
2102  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2103  *   - <0, on error.
2104  */
2105 int btf__add_fwd(struct btf *btf, const char *name, enum btf_fwd_kind fwd_kind)
2106 {
2107         if (!name || !name[0])
2108                 return libbpf_err(-EINVAL);
2109
2110         switch (fwd_kind) {
2111         case BTF_FWD_STRUCT:
2112         case BTF_FWD_UNION: {
2113                 struct btf_type *t;
2114                 int id;
2115
2116                 id = btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_FWD, name, 0);
2117                 if (id <= 0)
2118                         return id;
2119                 t = btf_type_by_id(btf, id);
2120                 t->info = btf_type_info(BTF_KIND_FWD, 0, fwd_kind == BTF_FWD_UNION);
2121                 return id;
2122         }
2123         case BTF_FWD_ENUM:
2124                 /* enum forward in BTF currently is just an enum with no enum
2125                  * values; we also assume a standard 4-byte size for it
2126                  */
2127                 return btf__add_enum(btf, name, sizeof(int));
2128         default:
2129                 return libbpf_err(-EINVAL);
2130         }
2131 }
2132
2133 /*
2134  * Append new BTF_KING_TYPEDEF type with:
2135  *   - *name*, non-empty/non-NULL name;
2136  *   - *ref_type_id* - referenced type ID, it might not exist yet;
2137  * Returns:
2138  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2139  *   - <0, on error.
2140  */
2141 int btf__add_typedef(struct btf *btf, const char *name, int ref_type_id)
2142 {
2143         if (!name || !name[0])
2144                 return libbpf_err(-EINVAL);
2145
2146         return btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_TYPEDEF, name, ref_type_id);
2147 }
2148
2149 /*
2150  * Append new BTF_KIND_VOLATILE type with:
2151  *   - *ref_type_id* - referenced type ID, it might not exist yet;
2152  * Returns:
2153  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2154  *   - <0, on error.
2155  */
2156 int btf__add_volatile(struct btf *btf, int ref_type_id)
2157 {
2158         return btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_VOLATILE, NULL, ref_type_id);
2159 }
2160
2161 /*
2162  * Append new BTF_KIND_CONST type with:
2163  *   - *ref_type_id* - referenced type ID, it might not exist yet;
2164  * Returns:
2165  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2166  *   - <0, on error.
2167  */
2168 int btf__add_const(struct btf *btf, int ref_type_id)
2169 {
2170         return btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_CONST, NULL, ref_type_id);
2171 }
2172
2173 /*
2174  * Append new BTF_KIND_RESTRICT type with:
2175  *   - *ref_type_id* - referenced type ID, it might not exist yet;
2176  * Returns:
2177  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2178  *   - <0, on error.
2179  */
2180 int btf__add_restrict(struct btf *btf, int ref_type_id)
2181 {
2182         return btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_RESTRICT, NULL, ref_type_id);
2183 }
2184
2185 /*
2186  * Append new BTF_KIND_FUNC type with:
2187  *   - *name*, non-empty/non-NULL name;
2188  *   - *proto_type_id* - FUNC_PROTO's type ID, it might not exist yet;
2189  * Returns:
2190  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2191  *   - <0, on error.
2192  */
2193 int btf__add_func(struct btf *btf, const char *name,
2194                   enum btf_func_linkage linkage, int proto_type_id)
2195 {
2196         int id;
2197
2198         if (!name || !name[0])
2199                 return libbpf_err(-EINVAL);
2200         if (linkage != BTF_FUNC_STATIC && linkage != BTF_FUNC_GLOBAL &&
2201             linkage != BTF_FUNC_EXTERN)
2202                 return libbpf_err(-EINVAL);
2203
2204         id = btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_FUNC, name, proto_type_id);
2205         if (id > 0) {
2206                 struct btf_type *t = btf_type_by_id(btf, id);
2207
2208                 t->info = btf_type_info(BTF_KIND_FUNC, linkage, 0);
2209         }
2210         return libbpf_err(id);
2211 }
2212
2213 /*
2214  * Append new BTF_KIND_FUNC_PROTO with:
2215  *   - *ret_type_id* - type ID for return result of a function.
2216  *
2217  * Function prototype initially has no arguments, but they can be added by
2218  * btf__add_func_param() one by one, immediately after
2219  * btf__add_func_proto() succeeded.
2220  *
2221  * Returns:
2222  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2223  *   - <0, on error.
2224  */
2225 int btf__add_func_proto(struct btf *btf, int ret_type_id)
2226 {
2227         struct btf_type *t;
2228         int sz;
2229
2230         if (validate_type_id(ret_type_id))
2231                 return libbpf_err(-EINVAL);
2232
2233         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2234                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2235
2236         sz = sizeof(struct btf_type);
2237         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
2238         if (!t)
2239                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2240
2241         /* start out with vlen=0; this will be adjusted when adding enum
2242          * values, if necessary
2243          */
2244         t->name_off = 0;
2245         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_FUNC_PROTO, 0, 0);
2246         t->type = ret_type_id;
2247
2248         return btf_commit_type(btf, sz);
2249 }
2250
2251 /*
2252  * Append new function parameter for current FUNC_PROTO type with:
2253  *   - *name* - parameter name, can be NULL or empty;
2254  *   - *type_id* - type ID describing the type of the parameter.
2255  * Returns:
2256  *   -  0, on success;
2257  *   - <0, on error.
2258  */
2259 int btf__add_func_param(struct btf *btf, const char *name, int type_id)
2260 {
2261         struct btf_type *t;
2262         struct btf_param *p;
2263         int sz, name_off = 0;
2264
2265         if (validate_type_id(type_id))
2266                 return libbpf_err(-EINVAL);
2267
2268         /* last type should be BTF_KIND_FUNC_PROTO */
2269         if (btf->nr_types == 0)
2270                 return libbpf_err(-EINVAL);
2271         t = btf_last_type(btf);
2272         if (!btf_is_func_proto(t))
2273                 return libbpf_err(-EINVAL);
2274
2275         /* decompose and invalidate raw data */
2276         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2277                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2278
2279         sz = sizeof(struct btf_param);
2280         p = btf_add_type_mem(btf, sz);
2281         if (!p)
2282                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2283
2284         if (name && name[0]) {
2285                 name_off = btf__add_str(btf, name);
2286                 if (name_off < 0)
2287                         return name_off;
2288         }
2289
2290         p->name_off = name_off;
2291         p->type = type_id;
2292
2293         /* update parent type's vlen */
2294         t = btf_last_type(btf);
2295         btf_type_inc_vlen(t);
2296
2297         btf->hdr->type_len += sz;
2298         btf->hdr->str_off += sz;
2299         return 0;
2300 }
2301
2302 /*
2303  * Append new BTF_KIND_VAR type with:
2304  *   - *name* - non-empty/non-NULL name;
2305  *   - *linkage* - variable linkage, one of BTF_VAR_STATIC,
2306  *     BTF_VAR_GLOBAL_ALLOCATED, or BTF_VAR_GLOBAL_EXTERN;
2307  *   - *type_id* - type ID of the type describing the type of the variable.
2308  * Returns:
2309  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2310  *   - <0, on error.
2311  */
2312 int btf__add_var(struct btf *btf, const char *name, int linkage, int type_id)
2313 {
2314         struct btf_type *t;
2315         struct btf_var *v;
2316         int sz, name_off;
2317
2318         /* non-empty name */
2319         if (!name || !name[0])
2320                 return libbpf_err(-EINVAL);
2321         if (linkage != BTF_VAR_STATIC && linkage != BTF_VAR_GLOBAL_ALLOCATED &&
2322             linkage != BTF_VAR_GLOBAL_EXTERN)
2323                 return libbpf_err(-EINVAL);
2324         if (validate_type_id(type_id))
2325                 return libbpf_err(-EINVAL);
2326
2327         /* deconstruct BTF, if necessary, and invalidate raw_data */
2328         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2329                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2330
2331         sz = sizeof(struct btf_type) + sizeof(struct btf_var);
2332         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
2333         if (!t)
2334                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2335
2336         name_off = btf__add_str(btf, name);
2337         if (name_off < 0)
2338                 return name_off;
2339
2340         t->name_off = name_off;
2341         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_VAR, 0, 0);
2342         t->type = type_id;
2343
2344         v = btf_var(t);
2345         v->linkage = linkage;
2346
2347         return btf_commit_type(btf, sz);
2348 }
2349
2350 /*
2351  * Append new BTF_KIND_DATASEC type with:
2352  *   - *name* - non-empty/non-NULL name;
2353  *   - *byte_sz* - data section size, in bytes.
2354  *
2355  * Data section is initially empty. Variables info can be added with
2356  * btf__add_datasec_var_info() calls, after btf__add_datasec() succeeds.
2357  *
2358  * Returns:
2359  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2360  *   - <0, on error.
2361  */
2362 int btf__add_datasec(struct btf *btf, const char *name, __u32 byte_sz)
2363 {
2364         struct btf_type *t;
2365         int sz, name_off;
2366
2367         /* non-empty name */
2368         if (!name || !name[0])
2369                 return libbpf_err(-EINVAL);
2370
2371         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2372                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2373
2374         sz = sizeof(struct btf_type);
2375         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
2376         if (!t)
2377                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2378
2379         name_off = btf__add_str(btf, name);
2380         if (name_off < 0)
2381                 return name_off;
2382
2383         /* start with vlen=0, which will be update as var_secinfos are added */
2384         t->name_off = name_off;
2385         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_DATASEC, 0, 0);
2386         t->size = byte_sz;
2387
2388         return btf_commit_type(btf, sz);
2389 }
2390
2391 /*
2392  * Append new data section variable information entry for current DATASEC type:
2393  *   - *var_type_id* - type ID, describing type of the variable;
2394  *   - *offset* - variable offset within data section, in bytes;
2395  *   - *byte_sz* - variable size, in bytes.
2396  *
2397  * Returns:
2398  *   -  0, on success;
2399  *   - <0, on error.
2400  */
2401 int btf__add_datasec_var_info(struct btf *btf, int var_type_id, __u32 offset, __u32 byte_sz)
2402 {
2403         struct btf_type *t;
2404         struct btf_var_secinfo *v;
2405         int sz;
2406
2407         /* last type should be BTF_KIND_DATASEC */
2408         if (btf->nr_types == 0)
2409                 return libbpf_err(-EINVAL);
2410         t = btf_last_type(btf);
2411         if (!btf_is_datasec(t))
2412                 return libbpf_err(-EINVAL);
2413
2414         if (validate_type_id(var_type_id))
2415                 return libbpf_err(-EINVAL);
2416
2417         /* decompose and invalidate raw data */
2418         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2419                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2420
2421         sz = sizeof(struct btf_var_secinfo);
2422         v = btf_add_type_mem(btf, sz);
2423         if (!v)
2424                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2425
2426         v->type = var_type_id;
2427         v->offset = offset;
2428         v->size = byte_sz;
2429
2430         /* update parent type's vlen */
2431         t = btf_last_type(btf);
2432         btf_type_inc_vlen(t);
2433
2434         btf->hdr->type_len += sz;
2435         btf->hdr->str_off += sz;
2436         return 0;
2437 }
2438
2439 struct btf_ext_sec_setup_param {
2440         __u32 off;
2441         __u32 len;
2442         __u32 min_rec_size;
2443         struct btf_ext_info *ext_info;
2444         const char *desc;
2445 };
2446
2447 static int btf_ext_setup_info(struct btf_ext *btf_ext,
2448                               struct btf_ext_sec_setup_param *ext_sec)
2449 {
2450         const struct btf_ext_info_sec *sinfo;
2451         struct btf_ext_info *ext_info;
2452         __u32 info_left, record_size;
2453         /* The start of the info sec (including the __u32 record_size). */
2454         void *info;
2455
2456         if (ext_sec->len == 0)
2457                 return 0;
2458
2459         if (ext_sec->off & 0x03) {
2460                 pr_debug(".BTF.ext %s section is not aligned to 4 bytes\n",
2461                      ext_sec->desc);
2462                 return -EINVAL;
2463         }
2464
2465         info = btf_ext->data + btf_ext->hdr->hdr_len + ext_sec->off;
2466         info_left = ext_sec->len;
2467
2468         if (btf_ext->data + btf_ext->data_size < info + ext_sec->len) {
2469                 pr_debug("%s section (off:%u len:%u) is beyond the end of the ELF section .BTF.ext\n",
2470                          ext_sec->desc, ext_sec->off, ext_sec->len);
2471                 return -EINVAL;
2472         }
2473
2474         /* At least a record size */
2475         if (info_left < sizeof(__u32)) {
2476                 pr_debug(".BTF.ext %s record size not found\n", ext_sec->desc);
2477                 return -EINVAL;
2478         }
2479
2480         /* The record size needs to meet the minimum standard */
2481         record_size = *(__u32 *)info;
2482         if (record_size < ext_sec->min_rec_size ||
2483             record_size & 0x03) {
2484                 pr_debug("%s section in .BTF.ext has invalid record size %u\n",
2485                          ext_sec->desc, record_size);
2486                 return -EINVAL;
2487         }
2488
2489         sinfo = info + sizeof(__u32);
2490         info_left -= sizeof(__u32);
2491
2492         /* If no records, return failure now so .BTF.ext won't be used. */
2493         if (!info_left) {
2494                 pr_debug("%s section in .BTF.ext has no records", ext_sec->desc);
2495                 return -EINVAL;
2496         }
2497
2498         while (info_left) {
2499                 unsigned int sec_hdrlen = sizeof(struct btf_ext_info_sec);
2500                 __u64 total_record_size;
2501                 __u32 num_records;
2502
2503                 if (info_left < sec_hdrlen) {
2504                         pr_debug("%s section header is not found in .BTF.ext\n",
2505                              ext_sec->desc);
2506                         return -EINVAL;
2507                 }
2508
2509                 num_records = sinfo->num_info;
2510                 if (num_records == 0) {
2511                         pr_debug("%s section has incorrect num_records in .BTF.ext\n",
2512                              ext_sec->desc);
2513                         return -EINVAL;
2514                 }
2515
2516                 total_record_size = sec_hdrlen +
2517                                     (__u64)num_records * record_size;
2518                 if (info_left < total_record_size) {
2519                         pr_debug("%s section has incorrect num_records in .BTF.ext\n",
2520                              ext_sec->desc);
2521                         return -EINVAL;
2522                 }
2523
2524                 info_left -= total_record_size;
2525                 sinfo = (void *)sinfo + total_record_size;
2526         }
2527
2528         ext_info = ext_sec->ext_info;
2529         ext_info->len = ext_sec->len - sizeof(__u32);
2530         ext_info->rec_size = record_size;
2531         ext_info->info = info + sizeof(__u32);
2532
2533         return 0;
2534 }
2535
2536 static int btf_ext_setup_func_info(struct btf_ext *btf_ext)
2537 {
2538         struct btf_ext_sec_setup_param param = {
2539                 .off = btf_ext->hdr->func_info_off,
2540                 .len = btf_ext->hdr->func_info_len,
2541                 .min_rec_size = sizeof(struct bpf_func_info_min),
2542                 .ext_info = &btf_ext->func_info,
2543                 .desc = "func_info"
2544         };
2545
2546         return btf_ext_setup_info(btf_ext, &param);
2547 }
2548
2549 static int btf_ext_setup_line_info(struct btf_ext *btf_ext)
2550 {
2551         struct btf_ext_sec_setup_param param = {
2552                 .off = btf_ext->hdr->line_info_off,
2553                 .len = btf_ext->hdr->line_info_len,
2554                 .min_rec_size = sizeof(struct bpf_line_info_min),
2555                 .ext_info = &btf_ext->line_info,
2556                 .desc = "line_info",
2557         };
2558
2559         return btf_ext_setup_info(btf_ext, &param);
2560 }
2561
2562 static int btf_ext_setup_core_relos(struct btf_ext *btf_ext)
2563 {
2564         struct btf_ext_sec_setup_param param = {
2565                 .off = btf_ext->hdr->core_relo_off,
2566                 .len = btf_ext->hdr->core_relo_len,
2567                 .min_rec_size = sizeof(struct bpf_core_relo),
2568                 .ext_info = &btf_ext->core_relo_info,
2569                 .desc = "core_relo",
2570         };
2571
2572         return btf_ext_setup_info(btf_ext, &param);
2573 }
2574
2575 static int btf_ext_parse_hdr(__u8 *data, __u32 data_size)
2576 {
2577         const struct btf_ext_header *hdr = (struct btf_ext_header *)data;
2578
2579         if (data_size < offsetofend(struct btf_ext_header, hdr_len) ||
2580             data_size < hdr->hdr_len) {
2581                 pr_debug("BTF.ext header not found");
2582                 return -EINVAL;
2583         }
2584
2585         if (hdr->magic == bswap_16(BTF_MAGIC)) {
2586                 pr_warn("BTF.ext in non-native endianness is not supported\n");
2587                 return -ENOTSUP;
2588         } else if (hdr->magic != BTF_MAGIC) {
2589                 pr_debug("Invalid BTF.ext magic:%x\n", hdr->magic);
2590                 return -EINVAL;
2591         }
2592
2593         if (hdr->version != BTF_VERSION) {
2594                 pr_debug("Unsupported BTF.ext version:%u\n", hdr->version);
2595                 return -ENOTSUP;
2596         }
2597
2598         if (hdr->flags) {
2599                 pr_debug("Unsupported BTF.ext flags:%x\n", hdr->flags);
2600                 return -ENOTSUP;
2601         }
2602
2603         if (data_size == hdr->hdr_len) {
2604                 pr_debug("BTF.ext has no data\n");
2605                 return -EINVAL;
2606         }
2607
2608         return 0;
2609 }
2610
2611 void btf_ext__free(struct btf_ext *btf_ext)
2612 {
2613         if (IS_ERR_OR_NULL(btf_ext))
2614                 return;
2615         free(btf_ext->data);
2616         free(btf_ext);
2617 }
2618
2619 struct btf_ext *btf_ext__new(__u8 *data, __u32 size)
2620 {
2621         struct btf_ext *btf_ext;
2622         int err;
2623
2624         err = btf_ext_parse_hdr(data, size);
2625         if (err)
2626                 return libbpf_err_ptr(err);
2627
2628         btf_ext = calloc(1, sizeof(struct btf_ext));
2629         if (!btf_ext)
2630                 return libbpf_err_ptr(-ENOMEM);
2631
2632         btf_ext->data_size = size;
2633         btf_ext->data = malloc(size);
2634         if (!btf_ext->data) {
2635                 err = -ENOMEM;
2636                 goto done;
2637         }
2638         memcpy(btf_ext->data, data, size);
2639
2640         if (btf_ext->hdr->hdr_len < offsetofend(struct btf_ext_header, line_info_len)) {
2641                 err = -EINVAL;
2642                 goto done;
2643         }
2644
2645         err = btf_ext_setup_func_info(btf_ext);
2646         if (err)
2647                 goto done;
2648
2649         err = btf_ext_setup_line_info(btf_ext);
2650         if (err)
2651                 goto done;
2652
2653         if (btf_ext->hdr->hdr_len < offsetofend(struct btf_ext_header, core_relo_len)) {
2654                 err = -EINVAL;
2655                 goto done;
2656         }
2657
2658         err = btf_ext_setup_core_relos(btf_ext);
2659         if (err)
2660                 goto done;
2661
2662 done:
2663         if (err) {
2664                 btf_ext__free(btf_ext);
2665                 return libbpf_err_ptr(err);
2666         }
2667
2668         return btf_ext;
2669 }
2670
2671 const void *btf_ext__get_raw_data(const struct btf_ext *btf_ext, __u32 *size)
2672 {
2673         *size = btf_ext->data_size;
2674         return btf_ext->data;
2675 }
2676
2677 static int btf_ext_reloc_info(const struct btf *btf,
2678                               const struct btf_ext_info *ext_info,
2679                               const char *sec_name, __u32 insns_cnt,
2680                               void **info, __u32 *cnt)
2681 {
2682         __u32 sec_hdrlen = sizeof(struct btf_ext_info_sec);
2683         __u32 i, record_size, existing_len, records_len;
2684         struct btf_ext_info_sec *sinfo;
2685         const char *info_sec_name;
2686         __u64 remain_len;
2687         void *data;
2688
2689         record_size = ext_info->rec_size;
2690         sinfo = ext_info->info;
2691         remain_len = ext_info->len;
2692         while (remain_len > 0) {
2693                 records_len = sinfo->num_info * record_size;
2694                 info_sec_name = btf__name_by_offset(btf, sinfo->sec_name_off);
2695                 if (strcmp(info_sec_name, sec_name)) {
2696                         remain_len -= sec_hdrlen + records_len;
2697                         sinfo = (void *)sinfo + sec_hdrlen + records_len;
2698                         continue;
2699                 }
2700
2701                 existing_len = (*cnt) * record_size;
2702                 data = realloc(*info, existing_len + records_len);
2703                 if (!data)
2704                         return libbpf_err(-ENOMEM);
2705
2706                 memcpy(data + existing_len, sinfo->data, records_len);
2707                 /* adjust insn_off only, the rest data will be passed
2708                  * to the kernel.
2709                  */
2710                 for (i = 0; i < sinfo->num_info; i++) {
2711                         __u32 *insn_off;
2712
2713                         insn_off = data + existing_len + (i * record_size);
2714                         *insn_off = *insn_off / sizeof(struct bpf_insn) + insns_cnt;
2715                 }
2716                 *info = data;
2717                 *cnt += sinfo->num_info;
2718                 return 0;
2719         }
2720
2721         return libbpf_err(-ENOENT);
2722 }
2723
2724 int btf_ext__reloc_func_info(const struct btf *btf,
2725                              const struct btf_ext *btf_ext,
2726                              const char *sec_name, __u32 insns_cnt,
2727                              void **func_info, __u32 *cnt)
2728 {
2729         return btf_ext_reloc_info(btf, &btf_ext->func_info, sec_name,
2730                                   insns_cnt, func_info, cnt);
2731 }
2732
2733 int btf_ext__reloc_line_info(const struct btf *btf,
2734                              const struct btf_ext *btf_ext,
2735                              const char *sec_name, __u32 insns_cnt,
2736                              void **line_info, __u32 *cnt)
2737 {
2738         return btf_ext_reloc_info(btf, &btf_ext->line_info, sec_name,
2739                                   insns_cnt, line_info, cnt);
2740 }
2741
2742 __u32 btf_ext__func_info_rec_size(const struct btf_ext *btf_ext)
2743 {
2744         return btf_ext->func_info.rec_size;
2745 }
2746
2747 __u32 btf_ext__line_info_rec_size(const struct btf_ext *btf_ext)
2748 {
2749         return btf_ext->line_info.rec_size;
2750 }
2751
2752 struct btf_dedup;
2753
2754 static struct btf_dedup *btf_dedup_new(struct btf *btf, struct btf_ext *btf_ext,
2755                                        const struct btf_dedup_opts *opts);
2756 static void btf_dedup_free(struct btf_dedup *d);
2757 static int btf_dedup_prep(struct btf_dedup *d);
2758 static int btf_dedup_strings(struct btf_dedup *d);
2759 static int btf_dedup_prim_types(struct btf_dedup *d);
2760 static int btf_dedup_struct_types(struct btf_dedup *d);
2761 static int btf_dedup_ref_types(struct btf_dedup *d);
2762 static int btf_dedup_compact_types(struct btf_dedup *d);
2763 static int btf_dedup_remap_types(struct btf_dedup *d);
2764
2765 /*
2766  * Deduplicate BTF types and strings.
2767  *
2768  * BTF dedup algorithm takes as an input `struct btf` representing `.BTF` ELF
2769  * section with all BTF type descriptors and string data. It overwrites that
2770  * memory in-place with deduplicated types and strings without any loss of
2771  * information. If optional `struct btf_ext` representing '.BTF.ext' ELF section
2772  * is provided, all the strings referenced from .BTF.ext section are honored
2773  * and updated to point to the right offsets after deduplication.
2774  *
2775  * If function returns with error, type/string data might be garbled and should
2776  * be discarded.
2777  *
2778  * More verbose and detailed description of both problem btf_dedup is solving,
2779  * as well as solution could be found at:
2780  * https://facebookmicrosites.github.io/bpf/blog/2018/11/14/btf-enhancement.html
2781  *
2782  * Problem description and justification
2783  * =====================================
2784  *
2785  * BTF type information is typically emitted either as a result of conversion
2786  * from DWARF to BTF or directly by compiler. In both cases, each compilation
2787  * unit contains information about a subset of all the types that are used
2788  * in an application. These subsets are frequently overlapping and contain a lot
2789  * of duplicated information when later concatenated together into a single
2790  * binary. This algorithm ensures that each unique type is represented by single
2791  * BTF type descriptor, greatly reducing resulting size of BTF data.
2792  *
2793  * Compilation unit isolation and subsequent duplication of data is not the only
2794  * problem. The same type hierarchy (e.g., struct and all the type that struct
2795  * references) in different compilation units can be represented in BTF to
2796  * various degrees of completeness (or, rather, incompleteness) due to
2797  * struct/union forward declarations.
2798  *
2799  * Let's take a look at an example, that we'll use to better understand the
2800  * problem (and solution). Suppose we have two compilation units, each using
2801  * same `struct S`, but each of them having incomplete type information about
2802  * struct's fields:
2803  *
2804  * // CU #1:
2805  * struct S;
2806  * struct A {
2807  *      int a;
2808  *      struct A* self;
2809  *      struct S* parent;
2810  * };
2811  * struct B;
2812  * struct S {
2813  *      struct A* a_ptr;
2814  *      struct B* b_ptr;
2815  * };
2816  *
2817  * // CU #2:
2818  * struct S;
2819  * struct A;
2820  * struct B {
2821  *      int b;
2822  *      struct B* self;
2823  *      struct S* parent;
2824  * };
2825  * struct S {
2826  *      struct A* a_ptr;
2827  *      struct B* b_ptr;
2828  * };
2829  *
2830  * In case of CU #1, BTF data will know only that `struct B` exist (but no
2831  * more), but will know the complete type information about `struct A`. While
2832  * for CU #2, it will know full type information about `struct B`, but will
2833  * only know about forward declaration of `struct A` (in BTF terms, it will
2834  * have `BTF_KIND_FWD` type descriptor with name `B`).
2835  *
2836  * This compilation unit isolation means that it's possible that there is no
2837  * single CU with complete type information describing structs `S`, `A`, and
2838  * `B`. Also, we might get tons of duplicated and redundant type information.
2839  *
2840  * Additional complication we need to keep in mind comes from the fact that
2841  * types, in general, can form graphs containing cycles, not just DAGs.
2842  *
2843  * While algorithm does deduplication, it also merges and resolves type
2844  * information (unless disabled throught `struct btf_opts`), whenever possible.
2845  * E.g., in the example above with two compilation units having partial type
2846  * information for structs `A` and `B`, the output of algorithm will emit
2847  * a single copy of each BTF type that describes structs `A`, `B`, and `S`
2848  * (as well as type information for `int` and pointers), as if they were defined
2849  * in a single compilation unit as:
2850  *
2851  * struct A {
2852  *      int a;
2853  *      struct A* self;
2854  *      struct S* parent;
2855  * };
2856  * struct B {
2857  *      int b;
2858  *      struct B* self;
2859  *      struct S* parent;
2860  * };
2861  * struct S {
2862  *      struct A* a_ptr;
2863  *      struct B* b_ptr;
2864  * };
2865  *
2866  * Algorithm summary
2867  * =================
2868  *
2869  * Algorithm completes its work in 6 separate passes:
2870  *
2871  * 1. Strings deduplication.
2872  * 2. Primitive types deduplication (int, enum, fwd).
2873  * 3. Struct/union types deduplication.
2874  * 4. Reference types deduplication (pointers, typedefs, arrays, funcs, func
2875  *    protos, and const/volatile/restrict modifiers).
2876  * 5. Types compaction.
2877  * 6. Types remapping.
2878  *
2879  * Algorithm determines canonical type descriptor, which is a single
2880  * representative type for each truly unique type. This canonical type is the
2881  * one that will go into final deduplicated BTF type information. For
2882  * struct/unions, it is also the type that algorithm will merge additional type
2883  * information into (while resolving FWDs), as it discovers it from data in
2884  * other CUs. Each input BTF type eventually gets either mapped to itself, if
2885  * that type is canonical, or to some other type, if that type is equivalent
2886  * and was chosen as canonical representative. This mapping is stored in
2887  * `btf_dedup->map` array. This map is also used to record STRUCT/UNION that
2888  * FWD type got resolved to.
2889  *
2890  * To facilitate fast discovery of canonical types, we also maintain canonical
2891  * index (`btf_dedup->dedup_table`), which maps type descriptor's signature hash
2892  * (i.e., hashed kind, name, size, fields, etc) into a list of canonical types
2893  * that match that signature. With sufficiently good choice of type signature
2894  * hashing function, we can limit number of canonical types for each unique type
2895  * signature to a very small number, allowing to find canonical type for any
2896  * duplicated type very quickly.
2897  *
2898  * Struct/union deduplication is the most critical part and algorithm for
2899  * deduplicating structs/unions is described in greater details in comments for
2900  * `btf_dedup_is_equiv` function.
2901  */
2902 int btf__dedup(struct btf *btf, struct btf_ext *btf_ext,
2903                const struct btf_dedup_opts *opts)
2904 {
2905         struct btf_dedup *d = btf_dedup_new(btf, btf_ext, opts);
2906         int err;
2907
2908         if (IS_ERR(d)) {
2909                 pr_debug("btf_dedup_new failed: %ld", PTR_ERR(d));
2910                 return libbpf_err(-EINVAL);
2911         }
2912
2913         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2914                 return libbpf_err(-ENOMEM);
2915
2916         err = btf_dedup_prep(d);
2917         if (err) {
2918                 pr_debug("btf_dedup_prep failed:%d\n", err);
2919                 goto done;
2920         }
2921         err = btf_dedup_strings(d);
2922         if (err < 0) {
2923                 pr_debug("btf_dedup_strings failed:%d\n", err);
2924                 goto done;
2925         }
2926         err = btf_dedup_prim_types(d);
2927         if (err < 0) {
2928                 pr_debug("btf_dedup_prim_types failed:%d\n", err);
2929                 goto done;
2930         }
2931         err = btf_dedup_struct_types(d);
2932         if (err < 0) {
2933                 pr_debug("btf_dedup_struct_types failed:%d\n", err);
2934                 goto done;
2935         }
2936         err = btf_dedup_ref_types(d);
2937         if (err < 0) {
2938                 pr_debug("btf_dedup_ref_types failed:%d\n", err);
2939                 goto done;
2940         }
2941         err = btf_dedup_compact_types(d);
2942         if (err < 0) {
2943                 pr_debug("btf_dedup_compact_types failed:%d\n", err);
2944                 goto done;
2945         }
2946         err = btf_dedup_remap_types(d);
2947         if (err < 0) {
2948                 pr_debug("btf_dedup_remap_types failed:%d\n", err);
2949                 goto done;
2950         }
2951
2952 done:
2953         btf_dedup_free(d);
2954         return libbpf_err(err);
2955 }
2956
2957 #define BTF_UNPROCESSED_ID ((__u32)-1)
2958 #define BTF_IN_PROGRESS_ID ((__u32)-2)
2959
2960 struct btf_dedup {
2961         /* .BTF section to be deduped in-place */
2962         struct btf *btf;
2963         /*
2964          * Optional .BTF.ext section. When provided, any strings referenced
2965          * from it will be taken into account when deduping strings
2966          */
2967         struct btf_ext *btf_ext;
2968         /*
2969          * This is a map from any type's signature hash to a list of possible
2970          * canonical representative type candidates. Hash collisions are
2971          * ignored, so even types of various kinds can share same list of
2972          * candidates, which is fine because we rely on subsequent
2973          * btf_xxx_equal() checks to authoritatively verify type equality.
2974          */
2975         struct hashmap *dedup_table;
2976         /* Canonical types map */
2977         __u32 *map;
2978         /* Hypothetical mapping, used during type graph equivalence checks */
2979         __u32 *hypot_map;
2980         __u32 *hypot_list;
2981         size_t hypot_cnt;
2982         size_t hypot_cap;
2983         /* Whether hypothetical mapping, if successful, would need to adjust
2984          * already canonicalized types (due to a new forward declaration to
2985          * concrete type resolution). In such case, during split BTF dedup
2986          * candidate type would still be considered as different, because base
2987          * BTF is considered to be immutable.
2988          */
2989         bool hypot_adjust_canon;
2990         /* Various option modifying behavior of algorithm */
2991         struct btf_dedup_opts opts;
2992         /* temporary strings deduplication state */
2993         struct strset *strs_set;
2994 };
2995
2996 static long hash_combine(long h, long value)
2997 {
2998         return h * 31 + value;
2999 }
3000
3001 #define for_each_dedup_cand(d, node, hash) \
3002         hashmap__for_each_key_entry(d->dedup_table, node, (void *)hash)
3003
3004 static int btf_dedup_table_add(struct btf_dedup *d, long hash, __u32 type_id)
3005 {
3006         return hashmap__append(d->dedup_table,
3007                                (void *)hash, (void *)(long)type_id);
3008 }
3009
3010 static int btf_dedup_hypot_map_add(struct btf_dedup *d,
3011                                    __u32 from_id, __u32 to_id)
3012 {
3013         if (d->hypot_cnt == d->hypot_cap) {
3014                 __u32 *new_list;
3015
3016                 d->hypot_cap += max((size_t)16, d->hypot_cap / 2);
3017                 new_list = libbpf_reallocarray(d->hypot_list, d->hypot_cap, sizeof(__u32));
3018                 if (!new_list)
3019                         return -ENOMEM;
3020                 d->hypot_list = new_list;
3021         }
3022         d->hypot_list[d->hypot_cnt++] = from_id;
3023         d->hypot_map[from_id] = to_id;
3024         return 0;
3025 }
3026
3027 static void btf_dedup_clear_hypot_map(struct btf_dedup *d)
3028 {
3029         int i;
3030
3031         for (i = 0; i < d->hypot_cnt; i++)
3032                 d->hypot_map[d->hypot_list[i]] = BTF_UNPROCESSED_ID;
3033         d->hypot_cnt = 0;
3034         d->hypot_adjust_canon = false;
3035 }
3036
3037 static void btf_dedup_free(struct btf_dedup *d)
3038 {
3039         hashmap__free(d->dedup_table);
3040         d->dedup_table = NULL;
3041
3042         free(d->map);
3043         d->map = NULL;
3044
3045         free(d->hypot_map);
3046         d->hypot_map = NULL;
3047
3048         free(d->hypot_list);
3049         d->hypot_list = NULL;
3050
3051         free(d);
3052 }
3053
3054 static size_t btf_dedup_identity_hash_fn(const void *key, void *ctx)
3055 {
3056         return (size_t)key;
3057 }
3058
3059 static size_t btf_dedup_collision_hash_fn(const void *key, void *ctx)
3060 {
3061         return 0;
3062 }
3063
3064 static bool btf_dedup_equal_fn(const void *k1, const void *k2, void *ctx)
3065 {
3066         return k1 == k2;
3067 }
3068
3069 static struct btf_dedup *btf_dedup_new(struct btf *btf, struct btf_ext *btf_ext,
3070                                        const struct btf_dedup_opts *opts)
3071 {
3072         struct btf_dedup *d = calloc(1, sizeof(struct btf_dedup));
3073         hashmap_hash_fn hash_fn = btf_dedup_identity_hash_fn;
3074         int i, err = 0, type_cnt;
3075
3076         if (!d)
3077                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
3078
3079         d->opts.dont_resolve_fwds = opts && opts->dont_resolve_fwds;
3080         /* dedup_table_size is now used only to force collisions in tests */
3081         if (opts && opts->dedup_table_size == 1)
3082                 hash_fn = btf_dedup_collision_hash_fn;
3083
3084         d->btf = btf;
3085         d->btf_ext = btf_ext;
3086
3087         d->dedup_table = hashmap__new(hash_fn, btf_dedup_equal_fn, NULL);
3088         if (IS_ERR(d->dedup_table)) {
3089                 err = PTR_ERR(d->dedup_table);
3090                 d->dedup_table = NULL;
3091                 goto done;
3092         }
3093
3094         type_cnt = btf__get_nr_types(btf) + 1;
3095         d->map = malloc(sizeof(__u32) * type_cnt);
3096         if (!d->map) {
3097                 err = -ENOMEM;
3098                 goto done;
3099         }
3100         /* special BTF "void" type is made canonical immediately */
3101         d->map[0] = 0;
3102         for (i = 1; i < type_cnt; i++) {
3103                 struct btf_type *t = btf_type_by_id(d->btf, i);
3104
3105                 /* VAR and DATASEC are never deduped and are self-canonical */
3106                 if (btf_is_var(t) || btf_is_datasec(t))
3107                         d->map[i] = i;
3108                 else
3109                         d->map[i] = BTF_UNPROCESSED_ID;
3110         }
3111
3112         d->hypot_map = malloc(sizeof(__u32) * type_cnt);
3113         if (!d->hypot_map) {
3114                 err = -ENOMEM;
3115                 goto done;
3116         }
3117         for (i = 0; i < type_cnt; i++)
3118                 d->hypot_map[i] = BTF_UNPROCESSED_ID;
3119
3120 done:
3121         if (err) {
3122                 btf_dedup_free(d);
3123                 return ERR_PTR(err);
3124         }
3125
3126         return d;
3127 }
3128
3129 /*
3130  * Iterate over all possible places in .BTF and .BTF.ext that can reference
3131  * string and pass pointer to it to a provided callback `fn`.
3132  */
3133 static int btf_for_each_str_off(struct btf_dedup *d, str_off_visit_fn fn, void *ctx)
3134 {
3135         int i, r;
3136
3137         for (i = 0; i < d->btf->nr_types; i++) {
3138                 struct btf_type *t = btf_type_by_id(d->btf, d->btf->start_id + i);
3139
3140                 r = btf_type_visit_str_offs(t, fn, ctx);
3141                 if (r)
3142                         return r;
3143         }
3144
3145         if (!d->btf_ext)
3146                 return 0;
3147
3148         r = btf_ext_visit_str_offs(d->btf_ext, fn, ctx);
3149         if (r)
3150                 return r;
3151
3152         return 0;
3153 }
3154
3155 static int strs_dedup_remap_str_off(__u32 *str_off_ptr, void *ctx)
3156 {
3157         struct btf_dedup *d = ctx;
3158         __u32 str_off = *str_off_ptr;
3159         const char *s;
3160         int off, err;
3161
3162         /* don't touch empty string or string in main BTF */
3163         if (str_off == 0 || str_off < d->btf->start_str_off)
3164                 return 0;
3165
3166         s = btf__str_by_offset(d->btf, str_off);
3167         if (d->btf->base_btf) {
3168                 err = btf__find_str(d->btf->base_btf, s);
3169                 if (err >= 0) {
3170                         *str_off_ptr = err;
3171                         return 0;
3172                 }
3173                 if (err != -ENOENT)
3174                         return err;
3175         }
3176
3177         off = strset__add_str(d->strs_set, s);
3178         if (off < 0)
3179                 return off;
3180
3181         *str_off_ptr = d->btf->start_str_off + off;
3182         return 0;
3183 }
3184
3185 /*
3186  * Dedup string and filter out those that are not referenced from either .BTF
3187  * or .BTF.ext (if provided) sections.
3188  *
3189  * This is done by building index of all strings in BTF's string section,
3190  * then iterating over all entities that can reference strings (e.g., type
3191  * names, struct field names, .BTF.ext line info, etc) and marking corresponding
3192  * strings as used. After that all used strings are deduped and compacted into
3193  * sequential blob of memory and new offsets are calculated. Then all the string
3194  * references are iterated again and rewritten using new offsets.
3195  */
3196 static int btf_dedup_strings(struct btf_dedup *d)
3197 {
3198         int err;
3199
3200         if (d->btf->strs_deduped)
3201                 return 0;
3202
3203         d->strs_set = strset__new(BTF_MAX_STR_OFFSET, NULL, 0);
3204         if (IS_ERR(d->strs_set)) {
3205                 err = PTR_ERR(d->strs_set);
3206                 goto err_out;
3207         }
3208
3209         if (!d->btf->base_btf) {
3210                 /* insert empty string; we won't be looking it up during strings
3211                  * dedup, but it's good to have it for generic BTF string lookups
3212                  */
3213                 err = strset__add_str(d->strs_set, "");
3214                 if (err < 0)
3215                         goto err_out;
3216         }
3217
3218         /* remap string offsets */
3219         err = btf_for_each_str_off(d, strs_dedup_remap_str_off, d);
3220         if (err)
3221                 goto err_out;
3222
3223         /* replace BTF string data and hash with deduped ones */
3224         strset__free(d->btf->strs_set);
3225         d->btf->hdr->str_len = strset__data_size(d->strs_set);
3226         d->btf->strs_set = d->strs_set;
3227         d->strs_set = NULL;
3228         d->btf->strs_deduped = true;
3229         return 0;
3230
3231 err_out:
3232         strset__free(d->strs_set);
3233         d->strs_set = NULL;
3234
3235         return err;
3236 }
3237
3238 static long btf_hash_common(struct btf_type *t)
3239 {
3240         long h;
3241
3242         h = hash_combine(0, t->name_off);
3243         h = hash_combine(h, t->info);
3244         h = hash_combine(h, t->size);
3245         return h;
3246 }
3247
3248 static bool btf_equal_common(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3249 {
3250         return t1->name_off == t2->name_off &&
3251                t1->info == t2->info &&
3252                t1->size == t2->size;
3253 }
3254
3255 /* Calculate type signature hash of INT. */
3256 static long btf_hash_int(struct btf_type *t)
3257 {
3258         __u32 info = *(__u32 *)(t + 1);
3259         long h;
3260
3261         h = btf_hash_common(t);
3262         h = hash_combine(h, info);
3263         return h;
3264 }
3265
3266 /* Check structural equality of two INTs. */
3267 static bool btf_equal_int(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3268 {
3269         __u32 info1, info2;
3270
3271         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3272                 return false;
3273         info1 = *(__u32 *)(t1 + 1);
3274         info2 = *(__u32 *)(t2 + 1);
3275         return info1 == info2;
3276 }
3277
3278 /* Calculate type signature hash of ENUM. */
3279 static long btf_hash_enum(struct btf_type *t)
3280 {
3281         long h;
3282
3283         /* don't hash vlen and enum members to support enum fwd resolving */
3284         h = hash_combine(0, t->name_off);
3285         h = hash_combine(h, t->info & ~0xffff);
3286         h = hash_combine(h, t->size);
3287         return h;
3288 }
3289
3290 /* Check structural equality of two ENUMs. */
3291 static bool btf_equal_enum(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3292 {
3293         const struct btf_enum *m1, *m2;
3294         __u16 vlen;
3295         int i;
3296
3297         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3298                 return false;
3299
3300         vlen = btf_vlen(t1);
3301         m1 = btf_enum(t1);
3302         m2 = btf_enum(t2);
3303         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3304                 if (m1->name_off != m2->name_off || m1->val != m2->val)
3305                         return false;
3306                 m1++;
3307                 m2++;
3308         }
3309         return true;
3310 }
3311
3312 static inline bool btf_is_enum_fwd(struct btf_type *t)
3313 {
3314         return btf_is_enum(t) && btf_vlen(t) == 0;
3315 }
3316
3317 static bool btf_compat_enum(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3318 {
3319         if (!btf_is_enum_fwd(t1) && !btf_is_enum_fwd(t2))
3320                 return btf_equal_enum(t1, t2);
3321         /* ignore vlen when comparing */
3322         return t1->name_off == t2->name_off &&
3323                (t1->info & ~0xffff) == (t2->info & ~0xffff) &&
3324                t1->size == t2->size;
3325 }
3326
3327 /*
3328  * Calculate type signature hash of STRUCT/UNION, ignoring referenced type IDs,
3329  * as referenced type IDs equivalence is established separately during type
3330  * graph equivalence check algorithm.
3331  */
3332 static long btf_hash_struct(struct btf_type *t)
3333 {
3334         const struct btf_member *member = btf_members(t);
3335         __u32 vlen = btf_vlen(t);
3336         long h = btf_hash_common(t);
3337         int i;
3338
3339         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3340                 h = hash_combine(h, member->name_off);
3341                 h = hash_combine(h, member->offset);
3342                 /* no hashing of referenced type ID, it can be unresolved yet */
3343                 member++;
3344         }
3345         return h;
3346 }
3347
3348 /*
3349  * Check structural compatibility of two FUNC_PROTOs, ignoring referenced type
3350  * IDs. This check is performed during type graph equivalence check and
3351  * referenced types equivalence is checked separately.
3352  */
3353 static bool btf_shallow_equal_struct(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3354 {
3355         const struct btf_member *m1, *m2;
3356         __u16 vlen;
3357         int i;
3358
3359         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3360                 return false;
3361
3362         vlen = btf_vlen(t1);
3363         m1 = btf_members(t1);
3364         m2 = btf_members(t2);
3365         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3366                 if (m1->name_off != m2->name_off || m1->offset != m2->offset)
3367                         return false;
3368                 m1++;
3369                 m2++;
3370         }
3371         return true;
3372 }
3373
3374 /*
3375  * Calculate type signature hash of ARRAY, including referenced type IDs,
3376  * under assumption that they were already resolved to canonical type IDs and
3377  * are not going to change.
3378  */
3379 static long btf_hash_array(struct btf_type *t)
3380 {
3381         const struct btf_array *info = btf_array(t);
3382         long h = btf_hash_common(t);
3383
3384         h = hash_combine(h, info->type);
3385         h = hash_combine(h, info->index_type);
3386         h = hash_combine(h, info->nelems);
3387         return h;
3388 }
3389
3390 /*
3391  * Check exact equality of two ARRAYs, taking into account referenced
3392  * type IDs, under assumption that they were already resolved to canonical
3393  * type IDs and are not going to change.
3394  * This function is called during reference types deduplication to compare
3395  * ARRAY to potential canonical representative.
3396  */
3397 static bool btf_equal_array(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3398 {
3399         const struct btf_array *info1, *info2;
3400
3401         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3402                 return false;
3403
3404         info1 = btf_array(t1);
3405         info2 = btf_array(t2);
3406         return info1->type == info2->type &&
3407                info1->index_type == info2->index_type &&
3408                info1->nelems == info2->nelems;
3409 }
3410
3411 /*
3412  * Check structural compatibility of two ARRAYs, ignoring referenced type
3413  * IDs. This check is performed during type graph equivalence check and
3414  * referenced types equivalence is checked separately.
3415  */
3416 static bool btf_compat_array(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3417 {
3418         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3419                 return false;
3420
3421         return btf_array(t1)->nelems == btf_array(t2)->nelems;
3422 }
3423
3424 /*
3425  * Calculate type signature hash of FUNC_PROTO, including referenced type IDs,
3426  * under assumption that they were already resolved to canonical type IDs and
3427  * are not going to change.
3428  */
3429 static long btf_hash_fnproto(struct btf_type *t)
3430 {
3431         const struct btf_param *member = btf_params(t);
3432         __u16 vlen = btf_vlen(t);
3433         long h = btf_hash_common(t);
3434         int i;
3435
3436         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3437                 h = hash_combine(h, member->name_off);
3438                 h = hash_combine(h, member->type);
3439                 member++;
3440         }
3441         return h;
3442 }
3443
3444 /*
3445  * Check exact equality of two FUNC_PROTOs, taking into account referenced
3446  * type IDs, under assumption that they were already resolved to canonical
3447  * type IDs and are not going to change.
3448  * This function is called during reference types deduplication to compare
3449  * FUNC_PROTO to potential canonical representative.
3450  */
3451 static bool btf_equal_fnproto(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3452 {
3453         const struct btf_param *m1, *m2;
3454         __u16 vlen;
3455         int i;
3456
3457         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3458                 return false;
3459
3460         vlen = btf_vlen(t1);
3461         m1 = btf_params(t1);
3462         m2 = btf_params(t2);
3463         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3464                 if (m1->name_off != m2->name_off || m1->type != m2->type)
3465                         return false;
3466                 m1++;
3467                 m2++;
3468         }
3469         return true;
3470 }
3471
3472 /*
3473  * Check structural compatibility of two FUNC_PROTOs, ignoring referenced type
3474  * IDs. This check is performed during type graph equivalence check and
3475  * referenced types equivalence is checked separately.
3476  */
3477 static bool btf_compat_fnproto(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3478 {
3479         const struct btf_param *m1, *m2;
3480         __u16 vlen;
3481         int i;
3482
3483         /* skip return type ID */
3484         if (t1->name_off != t2->name_off || t1->info != t2->info)
3485                 return false;
3486
3487         vlen = btf_vlen(t1);
3488         m1 = btf_params(t1);
3489         m2 = btf_params(t2);
3490         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3491                 if (m1->name_off != m2->name_off)
3492                         return false;
3493                 m1++;
3494                 m2++;
3495         }
3496         return true;
3497 }
3498
3499 /* Prepare split BTF for deduplication by calculating hashes of base BTF's
3500  * types and initializing the rest of the state (canonical type mapping) for
3501  * the fixed base BTF part.
3502  */
3503 static int btf_dedup_prep(struct btf_dedup *d)
3504 {
3505         struct btf_type *t;
3506         int type_id;
3507         long h;
3508
3509         if (!d->btf->base_btf)
3510                 return 0;
3511
3512         for (type_id = 1; type_id < d->btf->start_id; type_id++) {
3513                 t = btf_type_by_id(d->btf, type_id);
3514
3515                 /* all base BTF types are self-canonical by definition */
3516                 d->map[type_id] = type_id;
3517
3518                 switch (btf_kind(t)) {
3519                 case BTF_KIND_VAR:
3520                 case BTF_KIND_DATASEC:
3521                         /* VAR and DATASEC are never hash/deduplicated */
3522                         continue;
3523                 case BTF_KIND_CONST:
3524                 case BTF_KIND_VOLATILE:
3525                 case BTF_KIND_RESTRICT:
3526                 case BTF_KIND_PTR:
3527                 case BTF_KIND_FWD:
3528                 case BTF_KIND_TYPEDEF:
3529                 case BTF_KIND_FUNC:
3530                 case BTF_KIND_FLOAT:
3531                         h = btf_hash_common(t);
3532                         break;
3533                 case BTF_KIND_INT:
3534                         h = btf_hash_int(t);
3535                         break;
3536                 case BTF_KIND_ENUM:
3537                         h = btf_hash_enum(t);
3538                         break;
3539                 case BTF_KIND_STRUCT:
3540                 case BTF_KIND_UNION:
3541                         h = btf_hash_struct(t);
3542                         break;
3543                 case BTF_KIND_ARRAY:
3544                         h = btf_hash_array(t);
3545                         break;
3546                 case BTF_KIND_FUNC_PROTO:
3547                         h = btf_hash_fnproto(t);
3548                         break;
3549                 default:
3550                         pr_debug("unknown kind %d for type [%d]\n", btf_kind(t), type_id);
3551                         return -EINVAL;
3552                 }
3553                 if (btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
3554                         return -ENOMEM;
3555         }
3556
3557         return 0;
3558 }
3559
3560 /*
3561  * Deduplicate primitive types, that can't reference other types, by calculating
3562  * their type signature hash and comparing them with any possible canonical
3563  * candidate. If no canonical candidate matches, type itself is marked as
3564  * canonical and is added into `btf_dedup->dedup_table` as another candidate.
3565  */
3566 static int btf_dedup_prim_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
3567 {
3568         struct btf_type *t = btf_type_by_id(d->btf, type_id);
3569         struct hashmap_entry *hash_entry;
3570         struct btf_type *cand;
3571         /* if we don't find equivalent type, then we are canonical */
3572         __u32 new_id = type_id;
3573         __u32 cand_id;
3574         long h;
3575
3576         switch (btf_kind(t)) {
3577         case BTF_KIND_CONST:
3578         case BTF_KIND_VOLATILE:
3579         case BTF_KIND_RESTRICT:
3580         case BTF_KIND_PTR:
3581         case BTF_KIND_TYPEDEF:
3582         case BTF_KIND_ARRAY:
3583         case BTF_KIND_STRUCT:
3584         case BTF_KIND_UNION:
3585         case BTF_KIND_FUNC:
3586         case BTF_KIND_FUNC_PROTO:
3587         case BTF_KIND_VAR:
3588         case BTF_KIND_DATASEC:
3589                 return 0;
3590
3591         case BTF_KIND_INT:
3592                 h = btf_hash_int(t);
3593                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
3594                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
3595                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
3596                         if (btf_equal_int(t, cand)) {
3597                                 new_id = cand_id;
3598                                 break;
3599                         }
3600                 }
3601                 break;
3602
3603         case BTF_KIND_ENUM:
3604                 h = btf_hash_enum(t);
3605                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
3606                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
3607                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
3608                         if (btf_equal_enum(t, cand)) {
3609                                 new_id = cand_id;
3610                                 break;
3611                         }
3612                         if (d->opts.dont_resolve_fwds)
3613                                 continue;
3614                         if (btf_compat_enum(t, cand)) {
3615                                 if (btf_is_enum_fwd(t)) {
3616                                         /* resolve fwd to full enum */
3617                                         new_id = cand_id;
3618                                         break;
3619                                 }
3620                                 /* resolve canonical enum fwd to full enum */
3621                                 d->map[cand_id] = type_id;
3622                         }
3623                 }
3624                 break;
3625
3626         case BTF_KIND_FWD:
3627         case BTF_KIND_FLOAT:
3628                 h = btf_hash_common(t);
3629                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
3630                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
3631                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
3632                         if (btf_equal_common(t, cand)) {
3633                                 new_id = cand_id;
3634                                 break;
3635                         }
3636                 }
3637                 break;
3638
3639         default:
3640                 return -EINVAL;
3641         }
3642
3643         d->map[type_id] = new_id;
3644         if (type_id == new_id && btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
3645                 return -ENOMEM;
3646
3647         return 0;
3648 }
3649
3650 static int btf_dedup_prim_types(struct btf_dedup *d)
3651 {
3652         int i, err;
3653
3654         for (i = 0; i < d->btf->nr_types; i++) {
3655                 err = btf_dedup_prim_type(d, d->btf->start_id + i);
3656                 if (err)
3657                         return err;
3658         }
3659         return 0;
3660 }
3661
3662 /*
3663  * Check whether type is already mapped into canonical one (could be to itself).
3664  */
3665 static inline bool is_type_mapped(struct btf_dedup *d, uint32_t type_id)
3666 {
3667         return d->map[type_id] <= BTF_MAX_NR_TYPES;
3668 }
3669
3670 /*
3671  * Resolve type ID into its canonical type ID, if any; otherwise return original
3672  * type ID. If type is FWD and is resolved into STRUCT/UNION already, follow
3673  * STRUCT/UNION link and resolve it into canonical type ID as well.
3674  */
3675 static inline __u32 resolve_type_id(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
3676 {
3677         while (is_type_mapped(d, type_id) && d->map[type_id] != type_id)
3678                 type_id = d->map[type_id];
3679         return type_id;
3680 }
3681
3682 /*
3683  * Resolve FWD to underlying STRUCT/UNION, if any; otherwise return original
3684  * type ID.
3685  */
3686 static uint32_t resolve_fwd_id(struct btf_dedup *d, uint32_t type_id)
3687 {
3688         __u32 orig_type_id = type_id;
3689
3690         if (!btf_is_fwd(btf__type_by_id(d->btf, type_id)))
3691                 return type_id;
3692
3693         while (is_type_mapped(d, type_id) && d->map[type_id] != type_id)
3694                 type_id = d->map[type_id];
3695
3696         if (!btf_is_fwd(btf__type_by_id(d->btf, type_id)))
3697                 return type_id;
3698
3699         return orig_type_id;
3700 }
3701
3702
3703 static inline __u16 btf_fwd_kind(struct btf_type *t)
3704 {
3705         return btf_kflag(t) ? BTF_KIND_UNION : BTF_KIND_STRUCT;
3706 }
3707
3708 /* Check if given two types are identical ARRAY definitions */
3709 static int btf_dedup_identical_arrays(struct btf_dedup *d, __u32 id1, __u32 id2)
3710 {
3711         struct btf_type *t1, *t2;
3712
3713         t1 = btf_type_by_id(d->btf, id1);
3714         t2 = btf_type_by_id(d->btf, id2);
3715         if (!btf_is_array(t1) || !btf_is_array(t2))
3716                 return 0;
3717
3718         return btf_equal_array(t1, t2);
3719 }
3720
3721 /*
3722  * Check equivalence of BTF type graph formed by candidate struct/union (we'll
3723  * call it "candidate graph" in this description for brevity) to a type graph
3724  * formed by (potential) canonical struct/union ("canonical graph" for brevity
3725  * here, though keep in mind that not all types in canonical graph are
3726  * necessarily canonical representatives themselves, some of them might be
3727  * duplicates or its uniqueness might not have been established yet).
3728  * Returns:
3729  *  - >0, if type graphs are equivalent;
3730  *  -  0, if not equivalent;
3731  *  - <0, on error.
3732  *
3733  * Algorithm performs side-by-side DFS traversal of both type graphs and checks
3734  * equivalence of BTF types at each step. If at any point BTF types in candidate
3735  * and canonical graphs are not compatible structurally, whole graphs are
3736  * incompatible. If types are structurally equivalent (i.e., all information
3737  * except referenced type IDs is exactly the same), a mapping from `canon_id` to
3738  * a `cand_id` is recored in hypothetical mapping (`btf_dedup->hypot_map`).
3739  * If a type references other types, then those referenced types are checked
3740  * for equivalence recursively.
3741  *
3742  * During DFS traversal, if we find that for current `canon_id` type we
3743  * already have some mapping in hypothetical map, we check for two possible
3744  * situations:
3745  *   - `canon_id` is mapped to exactly the same type as `cand_id`. This will
3746  *     happen when type graphs have cycles. In this case we assume those two
3747  *     types are equivalent.
3748  *   - `canon_id` is mapped to different type. This is contradiction in our
3749  *     hypothetical mapping, because same graph in canonical graph corresponds
3750  *     to two different types in candidate graph, which for equivalent type
3751  *     graphs shouldn't happen. This condition terminates equivalence check
3752  *     with negative result.
3753  *
3754  * If type graphs traversal exhausts types to check and find no contradiction,
3755  * then type graphs are equivalent.
3756  *
3757  * When checking types for equivalence, there is one special case: FWD types.
3758  * If FWD type resolution is allowed and one of the types (either from canonical
3759  * or candidate graph) is FWD and other is STRUCT/UNION (depending on FWD's kind
3760  * flag) and their names match, hypothetical mapping is updated to point from
3761  * FWD to STRUCT/UNION. If graphs will be determined as equivalent successfully,
3762  * this mapping will be used to record FWD -> STRUCT/UNION mapping permanently.
3763  *
3764  * Technically, this could lead to incorrect FWD to STRUCT/UNION resolution,
3765  * if there are two exactly named (or anonymous) structs/unions that are
3766  * compatible structurally, one of which has FWD field, while other is concrete
3767  * STRUCT/UNION, but according to C sources they are different structs/unions
3768  * that are referencing different types with the same name. This is extremely
3769  * unlikely to happen, but btf_dedup API allows to disable FWD resolution if
3770  * this logic is causing problems.
3771  *
3772  * Doing FWD resolution means that both candidate and/or canonical graphs can
3773  * consists of portions of the graph that come from multiple compilation units.
3774  * This is due to the fact that types within single compilation unit are always
3775  * deduplicated and FWDs are already resolved, if referenced struct/union
3776  * definiton is available. So, if we had unresolved FWD and found corresponding
3777  * STRUCT/UNION, they will be from different compilation units. This
3778  * consequently means that when we "link" FWD to corresponding STRUCT/UNION,
3779  * type graph will likely have at least two different BTF types that describe
3780  * same type (e.g., most probably there will be two different BTF types for the
3781  * same 'int' primitive type) and could even have "overlapping" parts of type
3782  * graph that describe same subset of types.
3783  *
3784  * This in turn means that our assumption that each type in canonical graph
3785  * must correspond to exactly one type in candidate graph might not hold
3786  * anymore and will make it harder to detect contradictions using hypothetical
3787  * map. To handle this problem, we allow to follow FWD -> STRUCT/UNION
3788  * resolution only in canonical graph. FWDs in candidate graphs are never
3789  * resolved. To see why it's OK, let's check all possible situations w.r.t. FWDs
3790  * that can occur:
3791  *   - Both types in canonical and candidate graphs are FWDs. If they are
3792  *     structurally equivalent, then they can either be both resolved to the
3793  *     same STRUCT/UNION or not resolved at all. In both cases they are
3794  *     equivalent and there is no need to resolve FWD on candidate side.
3795  *   - Both types in canonical and candidate graphs are concrete STRUCT/UNION,
3796  *     so nothing to resolve as well, algorithm will check equivalence anyway.
3797  *   - Type in canonical graph is FWD, while type in candidate is concrete
3798  *     STRUCT/UNION. In this case candidate graph comes from single compilation
3799  *     unit, so there is exactly one BTF type for each unique C type. After
3800  *     resolving FWD into STRUCT/UNION, there might be more than one BTF type
3801  *     in canonical graph mapping to single BTF type in candidate graph, but
3802  *     because hypothetical mapping maps from canonical to candidate types, it's
3803  *     alright, and we still maintain the property of having single `canon_id`
3804  *     mapping to single `cand_id` (there could be two different `canon_id`
3805  *     mapped to the same `cand_id`, but it's not contradictory).
3806  *   - Type in canonical graph is concrete STRUCT/UNION, while type in candidate
3807  *     graph is FWD. In this case we are just going to check compatibility of
3808  *     STRUCT/UNION and corresponding FWD, and if they are compatible, we'll
3809  *     assume that whatever STRUCT/UNION FWD resolves to must be equivalent to
3810  *     a concrete STRUCT/UNION from canonical graph. If the rest of type graphs
3811  *     turn out equivalent, we'll re-resolve FWD to concrete STRUCT/UNION from
3812  *     canonical graph.
3813  */
3814 static int btf_dedup_is_equiv(struct btf_dedup *d, __u32 cand_id,
3815                               __u32 canon_id)
3816 {
3817         struct btf_type *cand_type;
3818         struct btf_type *canon_type;
3819         __u32 hypot_type_id;
3820         __u16 cand_kind;
3821         __u16 canon_kind;
3822         int i, eq;
3823
3824         /* if both resolve to the same canonical, they must be equivalent */
3825         if (resolve_type_id(d, cand_id) == resolve_type_id(d, canon_id))
3826                 return 1;
3827
3828         canon_id = resolve_fwd_id(d, canon_id);
3829
3830         hypot_type_id = d->hypot_map[canon_id];
3831         if (hypot_type_id <= BTF_MAX_NR_TYPES) {
3832                 /* In some cases compiler will generate different DWARF types
3833                  * for *identical* array type definitions and use them for
3834                  * different fields within the *same* struct. This breaks type
3835                  * equivalence check, which makes an assumption that candidate
3836                  * types sub-graph has a consistent and deduped-by-compiler
3837                  * types within a single CU. So work around that by explicitly
3838                  * allowing identical array types here.
3839                  */
3840                 return hypot_type_id == cand_id ||
3841                        btf_dedup_identical_arrays(d, hypot_type_id, cand_id);
3842         }
3843
3844         if (btf_dedup_hypot_map_add(d, canon_id, cand_id))
3845                 return -ENOMEM;
3846
3847         cand_type = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
3848         canon_type = btf_type_by_id(d->btf, canon_id);
3849         cand_kind = btf_kind(cand_type);
3850         canon_kind = btf_kind(canon_type);
3851
3852         if (cand_type->name_off != canon_type->name_off)
3853                 return 0;
3854
3855         /* FWD <--> STRUCT/UNION equivalence check, if enabled */
3856         if (!d->opts.dont_resolve_fwds
3857             && (cand_kind == BTF_KIND_FWD || canon_kind == BTF_KIND_FWD)
3858             && cand_kind != canon_kind) {
3859                 __u16 real_kind;
3860                 __u16 fwd_kind;
3861
3862                 if (cand_kind == BTF_KIND_FWD) {
3863                         real_kind = canon_kind;
3864                         fwd_kind = btf_fwd_kind(cand_type);
3865                 } else {
3866                         real_kind = cand_kind;
3867                         fwd_kind = btf_fwd_kind(canon_type);
3868                         /* we'd need to resolve base FWD to STRUCT/UNION */
3869                         if (fwd_kind == real_kind && canon_id < d->btf->start_id)
3870                                 d->hypot_adjust_canon = true;
3871                 }
3872                 return fwd_kind == real_kind;
3873         }
3874
3875         if (cand_kind != canon_kind)
3876                 return 0;
3877
3878         switch (cand_kind) {
3879         case BTF_KIND_INT:
3880                 return btf_equal_int(cand_type, canon_type);
3881
3882         case BTF_KIND_ENUM:
3883                 if (d->opts.dont_resolve_fwds)
3884                         return btf_equal_enum(cand_type, canon_type);
3885                 else
3886                         return btf_compat_enum(cand_type, canon_type);
3887
3888         case BTF_KIND_FWD:
3889         case BTF_KIND_FLOAT:
3890                 return btf_equal_common(cand_type, canon_type);
3891
3892         case BTF_KIND_CONST:
3893         case BTF_KIND_VOLATILE:
3894         case BTF_KIND_RESTRICT:
3895         case BTF_KIND_PTR:
3896         case BTF_KIND_TYPEDEF:
3897         case BTF_KIND_FUNC:
3898                 if (cand_type->info != canon_type->info)
3899                         return 0;
3900                 return btf_dedup_is_equiv(d, cand_type->type, canon_type->type);
3901
3902         case BTF_KIND_ARRAY: {
3903                 const struct btf_array *cand_arr, *canon_arr;
3904
3905                 if (!btf_compat_array(cand_type, canon_type))
3906                         return 0;
3907                 cand_arr = btf_array(cand_type);
3908                 canon_arr = btf_array(canon_type);
3909                 eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_arr->index_type, canon_arr->index_type);
3910                 if (eq <= 0)
3911                         return eq;
3912                 return btf_dedup_is_equiv(d, cand_arr->type, canon_arr->type);
3913         }
3914
3915         case BTF_KIND_STRUCT:
3916         case BTF_KIND_UNION: {
3917                 const struct btf_member *cand_m, *canon_m;
3918                 __u16 vlen;
3919
3920                 if (!btf_shallow_equal_struct(cand_type, canon_type))
3921                         return 0;
3922                 vlen = btf_vlen(cand_type);
3923                 cand_m = btf_members(cand_type);
3924                 canon_m = btf_members(canon_type);
3925                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
3926                         eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_m->type, canon_m->type);
3927                         if (eq <= 0)
3928                                 return eq;
3929                         cand_m++;
3930                         canon_m++;
3931                 }
3932
3933                 return 1;
3934         }
3935
3936         case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
3937                 const struct btf_param *cand_p, *canon_p;
3938                 __u16 vlen;
3939
3940                 if (!btf_compat_fnproto(cand_type, canon_type))
3941                         return 0;
3942                 eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_type->type, canon_type->type);
3943                 if (eq <= 0)
3944                         return eq;
3945                 vlen = btf_vlen(cand_type);
3946                 cand_p = btf_params(cand_type);
3947                 canon_p = btf_params(canon_type);
3948                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
3949                         eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_p->type, canon_p->type);
3950                         if (eq <= 0)
3951                                 return eq;
3952                         cand_p++;
3953                         canon_p++;
3954                 }
3955                 return 1;
3956         }
3957
3958         default:
3959                 return -EINVAL;
3960         }
3961         return 0;
3962 }
3963
3964 /*
3965  * Use hypothetical mapping, produced by successful type graph equivalence
3966  * check, to augment existing struct/union canonical mapping, where possible.
3967  *
3968  * If BTF_KIND_FWD resolution is allowed, this mapping is also used to record
3969  * FWD -> STRUCT/UNION correspondence as well. FWD resolution is bidirectional:
3970  * it doesn't matter if FWD type was part of canonical graph or candidate one,
3971  * we are recording the mapping anyway. As opposed to carefulness required
3972  * for struct/union correspondence mapping (described below), for FWD resolution
3973  * it's not important, as by the time that FWD type (reference type) will be
3974  * deduplicated all structs/unions will be deduped already anyway.
3975  *
3976  * Recording STRUCT/UNION mapping is purely a performance optimization and is
3977  * not required for correctness. It needs to be done carefully to ensure that
3978  * struct/union from candidate's type graph is not mapped into corresponding
3979  * struct/union from canonical type graph that itself hasn't been resolved into
3980  * canonical representative. The only guarantee we have is that canonical
3981  * struct/union was determined as canonical and that won't change. But any
3982  * types referenced through that struct/union fields could have been not yet
3983  * resolved, so in case like that it's too early to establish any kind of
3984  * correspondence between structs/unions.
3985  *
3986  * No canonical correspondence is derived for primitive types (they are already
3987  * deduplicated completely already anyway) or reference types (they rely on
3988  * stability of struct/union canonical relationship for equivalence checks).
3989  */
3990 static void btf_dedup_merge_hypot_map(struct btf_dedup *d)
3991 {
3992         __u32 canon_type_id, targ_type_id;
3993         __u16 t_kind, c_kind;
3994         __u32 t_id, c_id;
3995         int i;
3996
3997         for (i = 0; i < d->hypot_cnt; i++) {
3998                 canon_type_id = d->hypot_list[i];
3999                 targ_type_id = d->hypot_map[canon_type_id];
4000                 t_id = resolve_type_id(d, targ_type_id);
4001                 c_id = resolve_type_id(d, canon_type_id);
4002                 t_kind = btf_kind(btf__type_by_id(d->btf, t_id));
4003                 c_kind = btf_kind(btf__type_by_id(d->btf, c_id));
4004                 /*
4005                  * Resolve FWD into STRUCT/UNION.
4006                  * It's ok to resolve FWD into STRUCT/UNION that's not yet
4007                  * mapped to canonical representative (as opposed to
4008                  * STRUCT/UNION <--> STRUCT/UNION mapping logic below), because
4009                  * eventually that struct is going to be mapped and all resolved
4010                  * FWDs will automatically resolve to correct canonical
4011                  * representative. This will happen before ref type deduping,
4012                  * which critically depends on stability of these mapping. This
4013                  * stability is not a requirement for STRUCT/UNION equivalence
4014                  * checks, though.
4015                  */
4016
4017                 /* if it's the split BTF case, we still need to point base FWD
4018                  * to STRUCT/UNION in a split BTF, because FWDs from split BTF
4019                  * will be resolved against base FWD. If we don't point base
4020                  * canonical FWD to the resolved STRUCT/UNION, then all the
4021                  * FWDs in split BTF won't be correctly resolved to a proper
4022                  * STRUCT/UNION.
4023                  */
4024                 if (t_kind != BTF_KIND_FWD && c_kind == BTF_KIND_FWD)
4025                         d->map[c_id] = t_id;
4026
4027                 /* if graph equivalence determined that we'd need to adjust
4028                  * base canonical types, then we need to only point base FWDs
4029                  * to STRUCTs/UNIONs and do no more modifications. For all
4030                  * other purposes the type graphs were not equivalent.
4031                  */
4032                 if (d->hypot_adjust_canon)
4033                         continue;
4034                 
4035                 if (t_kind == BTF_KIND_FWD && c_kind != BTF_KIND_FWD)
4036                         d->map[t_id] = c_id;
4037
4038                 if ((t_kind == BTF_KIND_STRUCT || t_kind == BTF_KIND_UNION) &&
4039                     c_kind != BTF_KIND_FWD &&
4040                     is_type_mapped(d, c_id) &&
4041                     !is_type_mapped(d, t_id)) {
4042                         /*
4043                          * as a perf optimization, we can map struct/union
4044                          * that's part of type graph we just verified for
4045                          * equivalence. We can do that for struct/union that has
4046                          * canonical representative only, though.
4047                          */
4048                         d->map[t_id] = c_id;
4049                 }
4050         }
4051 }
4052
4053 /*
4054  * Deduplicate struct/union types.
4055  *
4056  * For each struct/union type its type signature hash is calculated, taking
4057  * into account type's name, size, number, order and names of fields, but
4058  * ignoring type ID's referenced from fields, because they might not be deduped
4059  * completely until after reference types deduplication phase. This type hash
4060  * is used to iterate over all potential canonical types, sharing same hash.
4061  * For each canonical candidate we check whether type graphs that they form
4062  * (through referenced types in fields and so on) are equivalent using algorithm
4063  * implemented in `btf_dedup_is_equiv`. If such equivalence is found and
4064  * BTF_KIND_FWD resolution is allowed, then hypothetical mapping
4065  * (btf_dedup->hypot_map) produced by aforementioned type graph equivalence
4066  * algorithm is used to record FWD -> STRUCT/UNION mapping. It's also used to
4067  * potentially map other structs/unions to their canonical representatives,
4068  * if such relationship hasn't yet been established. This speeds up algorithm
4069  * by eliminating some of the duplicate work.
4070  *
4071  * If no matching canonical representative was found, struct/union is marked
4072  * as canonical for itself and is added into btf_dedup->dedup_table hash map
4073  * for further look ups.
4074  */
4075 static int btf_dedup_struct_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
4076 {
4077         struct btf_type *cand_type, *t;
4078         struct hashmap_entry *hash_entry;
4079         /* if we don't find equivalent type, then we are canonical */
4080         __u32 new_id = type_id;
4081         __u16 kind;
4082         long h;
4083
4084         /* already deduped or is in process of deduping (loop detected) */
4085         if (d->map[type_id] <= BTF_MAX_NR_TYPES)
4086                 return 0;
4087
4088         t = btf_type_by_id(d->btf, type_id);
4089         kind = btf_kind(t);
4090
4091         if (kind != BTF_KIND_STRUCT && kind != BTF_KIND_UNION)
4092                 return 0;
4093
4094         h = btf_hash_struct(t);
4095         for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
4096                 __u32 cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
4097                 int eq;
4098
4099                 /*
4100                  * Even though btf_dedup_is_equiv() checks for
4101                  * btf_shallow_equal_struct() internally when checking two
4102                  * structs (unions) for equivalence, we need to guard here
4103                  * from picking matching FWD type as a dedup candidate.
4104                  * This can happen due to hash collision. In such case just
4105                  * relying on btf_dedup_is_equiv() would lead to potentially
4106                  * creating a loop (FWD -> STRUCT and STRUCT -> FWD), because
4107                  * FWD and compatible STRUCT/UNION are considered equivalent.
4108                  */
4109                 cand_type = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
4110                 if (!btf_shallow_equal_struct(t, cand_type))
4111                         continue;
4112
4113                 btf_dedup_clear_hypot_map(d);
4114                 eq = btf_dedup_is_equiv(d, type_id, cand_id);
4115                 if (eq < 0)
4116                         return eq;
4117                 if (!eq)
4118                         continue;
4119                 btf_dedup_merge_hypot_map(d);
4120                 if (d->hypot_adjust_canon) /* not really equivalent */
4121                         continue;
4122                 new_id = cand_id;
4123                 break;
4124         }
4125
4126         d->map[type_id] = new_id;
4127         if (type_id == new_id && btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
4128                 return -ENOMEM;
4129
4130         return 0;
4131 }
4132
4133 static int btf_dedup_struct_types(struct btf_dedup *d)
4134 {
4135         int i, err;
4136
4137         for (i = 0; i < d->btf->nr_types; i++) {
4138                 err = btf_dedup_struct_type(d, d->btf->start_id + i);
4139                 if (err)
4140                         return err;
4141         }
4142         return 0;
4143 }
4144
4145 /*
4146  * Deduplicate reference type.
4147  *
4148  * Once all primitive and struct/union types got deduplicated, we can easily
4149  * deduplicate all other (reference) BTF types. This is done in two steps:
4150  *
4151  * 1. Resolve all referenced type IDs into their canonical type IDs. This
4152  * resolution can be done either immediately for primitive or struct/union types
4153  * (because they were deduped in previous two phases) or recursively for
4154  * reference types. Recursion will always terminate at either primitive or
4155  * struct/union type, at which point we can "unwind" chain of reference types
4156  * one by one. There is no danger of encountering cycles because in C type
4157  * system the only way to form type cycle is through struct/union, so any chain
4158  * of reference types, even those taking part in a type cycle, will inevitably
4159  * reach struct/union at some point.
4160  *
4161  * 2. Once all referenced type IDs are resolved into canonical ones, BTF type
4162  * becomes "stable", in the sense that no further deduplication will cause
4163  * any changes to it. With that, it's now possible to calculate type's signature
4164  * hash (this time taking into account referenced type IDs) and loop over all
4165  * potential canonical representatives. If no match was found, current type
4166  * will become canonical representative of itself and will be added into
4167  * btf_dedup->dedup_table as another possible canonical representative.
4168  */
4169 static int btf_dedup_ref_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
4170 {
4171         struct hashmap_entry *hash_entry;
4172         __u32 new_id = type_id, cand_id;
4173         struct btf_type *t, *cand;
4174         /* if we don't find equivalent type, then we are representative type */
4175         int ref_type_id;
4176         long h;
4177
4178         if (d->map[type_id] == BTF_IN_PROGRESS_ID)
4179                 return -ELOOP;
4180         if (d->map[type_id] <= BTF_MAX_NR_TYPES)
4181                 return resolve_type_id(d, type_id);
4182
4183         t = btf_type_by_id(d->btf, type_id);
4184         d->map[type_id] = BTF_IN_PROGRESS_ID;
4185
4186         switch (btf_kind(t)) {
4187         case BTF_KIND_CONST:
4188         case BTF_KIND_VOLATILE:
4189         case BTF_KIND_RESTRICT:
4190         case BTF_KIND_PTR:
4191         case BTF_KIND_TYPEDEF:
4192         case BTF_KIND_FUNC:
4193                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, t->type);
4194                 if (ref_type_id < 0)
4195                         return ref_type_id;
4196                 t->type = ref_type_id;
4197
4198                 h = btf_hash_common(t);
4199                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
4200                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
4201                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
4202                         if (btf_equal_common(t, cand)) {
4203                                 new_id = cand_id;
4204                                 break;
4205                         }
4206                 }
4207                 break;
4208
4209         case BTF_KIND_ARRAY: {
4210                 struct btf_array *info = btf_array(t);
4211
4212                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, info->type);
4213                 if (ref_type_id < 0)
4214                         return ref_type_id;
4215                 info->type = ref_type_id;
4216
4217                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, info->index_type);
4218                 if (ref_type_id < 0)
4219                         return ref_type_id;
4220                 info->index_type = ref_type_id;
4221
4222                 h = btf_hash_array(t);
4223                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
4224                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
4225                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
4226                         if (btf_equal_array(t, cand)) {
4227                                 new_id = cand_id;
4228                                 break;
4229                         }
4230                 }
4231                 break;
4232         }
4233
4234         case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
4235                 struct btf_param *param;
4236                 __u16 vlen;
4237                 int i;
4238
4239                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, t->type);
4240                 if (ref_type_id < 0)
4241                         return ref_type_id;
4242                 t->type = ref_type_id;
4243
4244                 vlen = btf_vlen(t);
4245                 param = btf_params(t);
4246                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
4247                         ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, param->type);
4248                         if (ref_type_id < 0)
4249                                 return ref_type_id;
4250                         param->type = ref_type_id;
4251                         param++;
4252                 }
4253
4254                 h = btf_hash_fnproto(t);
4255                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
4256                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
4257                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
4258                         if (btf_equal_fnproto(t, cand)) {
4259                                 new_id = cand_id;
4260                                 break;
4261                         }
4262                 }
4263                 break;
4264         }
4265
4266         default:
4267                 return -EINVAL;
4268         }
4269
4270         d->map[type_id] = new_id;
4271         if (type_id == new_id && btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
4272                 return -ENOMEM;
4273
4274         return new_id;
4275 }
4276
4277 static int btf_dedup_ref_types(struct btf_dedup *d)
4278 {
4279         int i, err;
4280
4281         for (i = 0; i < d->btf->nr_types; i++) {
4282                 err = btf_dedup_ref_type(d, d->btf->start_id + i);
4283                 if (err < 0)
4284                         return err;
4285         }
4286         /* we won't need d->dedup_table anymore */
4287         hashmap__free(d->dedup_table);
4288         d->dedup_table = NULL;
4289         return 0;
4290 }
4291
4292 /*
4293  * Compact types.
4294  *
4295  * After we established for each type its corresponding canonical representative
4296  * type, we now can eliminate types that are not canonical and leave only
4297  * canonical ones layed out sequentially in memory by copying them over
4298  * duplicates. During compaction btf_dedup->hypot_map array is reused to store
4299  * a map from original type ID to a new compacted type ID, which will be used
4300  * during next phase to "fix up" type IDs, referenced from struct/union and
4301  * reference types.
4302  */
4303 static int btf_dedup_compact_types(struct btf_dedup *d)
4304 {
4305         __u32 *new_offs;
4306         __u32 next_type_id = d->btf->start_id;
4307         const struct btf_type *t;
4308         void *p;
4309         int i, id, len;
4310
4311         /* we are going to reuse hypot_map to store compaction remapping */
4312         d->hypot_map[0] = 0;
4313         /* base BTF types are not renumbered */
4314         for (id = 1; id < d->btf->start_id; id++)
4315                 d->hypot_map[id] = id;
4316         for (i = 0, id = d->btf->start_id; i < d->btf->nr_types; i++, id++)
4317                 d->hypot_map[id] = BTF_UNPROCESSED_ID;
4318
4319         p = d->btf->types_data;
4320
4321         for (i = 0, id = d->btf->start_id; i < d->btf->nr_types; i++, id++) {
4322                 if (d->map[id] != id)
4323                         continue;
4324
4325                 t = btf__type_by_id(d->btf, id);
4326                 len = btf_type_size(t);
4327                 if (len < 0)
4328                         return len;
4329
4330                 memmove(p, t, len);
4331                 d->hypot_map[id] = next_type_id;
4332                 d->btf->type_offs[next_type_id - d->btf->start_id] = p - d->btf->types_data;
4333                 p += len;
4334                 next_type_id++;
4335         }
4336
4337         /* shrink struct btf's internal types index and update btf_header */
4338         d->btf->nr_types = next_type_id - d->btf->start_id;
4339         d->btf->type_offs_cap = d->btf->nr_types;
4340         d->btf->hdr->type_len = p - d->btf->types_data;
4341         new_offs = libbpf_reallocarray(d->btf->type_offs, d->btf->type_offs_cap,
4342                                        sizeof(*new_offs));
4343         if (d->btf->type_offs_cap && !new_offs)
4344                 return -ENOMEM;
4345         d->btf->type_offs = new_offs;
4346         d->btf->hdr->str_off = d->btf->hdr->type_len;
4347         d->btf->raw_size = d->btf->hdr->hdr_len + d->btf->hdr->type_len + d->btf->hdr->str_len;
4348         return 0;
4349 }
4350
4351 /*
4352  * Figure out final (deduplicated and compacted) type ID for provided original
4353  * `type_id` by first resolving it into corresponding canonical type ID and
4354  * then mapping it to a deduplicated type ID, stored in btf_dedup->hypot_map,
4355  * which is populated during compaction phase.
4356  */
4357 static int btf_dedup_remap_type_id(__u32 *type_id, void *ctx)
4358 {
4359         struct btf_dedup *d = ctx;
4360         __u32 resolved_type_id, new_type_id;
4361
4362         resolved_type_id = resolve_type_id(d, *type_id);
4363         new_type_id = d->hypot_map[resolved_type_id];
4364         if (new_type_id > BTF_MAX_NR_TYPES)
4365                 return -EINVAL;
4366
4367         *type_id = new_type_id;
4368         return 0;
4369 }
4370
4371 /*
4372  * Remap referenced type IDs into deduped type IDs.
4373  *
4374  * After BTF types are deduplicated and compacted, their final type IDs may
4375  * differ from original ones. The map from original to a corresponding
4376  * deduped type ID is stored in btf_dedup->hypot_map and is populated during
4377  * compaction phase. During remapping phase we are rewriting all type IDs
4378  * referenced from any BTF type (e.g., struct fields, func proto args, etc) to
4379  * their final deduped type IDs.
4380  */
4381 static int btf_dedup_remap_types(struct btf_dedup *d)
4382 {
4383         int i, r;
4384
4385         for (i = 0; i < d->btf->nr_types; i++) {
4386                 struct btf_type *t = btf_type_by_id(d->btf, d->btf->start_id + i);
4387
4388                 r = btf_type_visit_type_ids(t, btf_dedup_remap_type_id, d);
4389                 if (r)
4390                         return r;
4391         }
4392
4393         if (!d->btf_ext)
4394                 return 0;
4395
4396         r = btf_ext_visit_type_ids(d->btf_ext, btf_dedup_remap_type_id, d);
4397         if (r)
4398                 return r;
4399
4400         return 0;
4401 }
4402
4403 /*
4404  * Probe few well-known locations for vmlinux kernel image and try to load BTF
4405  * data out of it to use for target BTF.
4406  */
4407 struct btf *libbpf_find_kernel_btf(void)
4408 {
4409         struct {
4410                 const char *path_fmt;
4411                 bool raw_btf;
4412         } locations[] = {
4413                 /* try canonical vmlinux BTF through sysfs first */
4414                 { "/sys/kernel/btf/vmlinux", true /* raw BTF */ },
4415                 /* fall back to trying to find vmlinux ELF on disk otherwise */
4416                 { "/boot/vmlinux-%1$s" },
4417                 { "/lib/modules/%1$s/vmlinux-%1$s" },
4418                 { "/lib/modules/%1$s/build/vmlinux" },
4419                 { "/usr/lib/modules/%1$s/kernel/vmlinux" },
4420                 { "/usr/lib/debug/boot/vmlinux-%1$s" },
4421                 { "/usr/lib/debug/boot/vmlinux-%1$s.debug" },
4422                 { "/usr/lib/debug/lib/modules/%1$s/vmlinux" },
4423         };
4424         char path[PATH_MAX + 1];
4425         struct utsname buf;
4426         struct btf *btf;
4427         int i, err;
4428
4429         uname(&buf);
4430
4431         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(locations); i++) {
4432                 snprintf(path, PATH_MAX, locations[i].path_fmt, buf.release);
4433
4434                 if (access(path, R_OK))
4435                         continue;
4436
4437                 if (locations[i].raw_btf)
4438                         btf = btf__parse_raw(path);
4439                 else
4440                         btf = btf__parse_elf(path, NULL);
4441                 err = libbpf_get_error(btf);
4442                 pr_debug("loading kernel BTF '%s': %d\n", path, err);
4443                 if (err)
4444                         continue;
4445
4446                 return btf;
4447         }
4448
4449         pr_warn("failed to find valid kernel BTF\n");
4450         return libbpf_err_ptr(-ESRCH);
4451 }
4452
4453 int btf_type_visit_type_ids(struct btf_type *t, type_id_visit_fn visit, void *ctx)
4454 {
4455         int i, n, err;
4456
4457         switch (btf_kind(t)) {
4458         case BTF_KIND_INT:
4459         case BTF_KIND_FLOAT:
4460         case BTF_KIND_ENUM:
4461                 return 0;
4462
4463         case BTF_KIND_FWD:
4464         case BTF_KIND_CONST:
4465         case BTF_KIND_VOLATILE:
4466         case BTF_KIND_RESTRICT:
4467         case BTF_KIND_PTR:
4468         case BTF_KIND_TYPEDEF:
4469         case BTF_KIND_FUNC:
4470         case BTF_KIND_VAR:
4471                 return visit(&t->type, ctx);
4472
4473         case BTF_KIND_ARRAY: {
4474                 struct btf_array *a = btf_array(t);
4475
4476                 err = visit(&a->type, ctx);
4477                 err = err ?: visit(&a->index_type, ctx);
4478                 return err;
4479         }
4480
4481         case BTF_KIND_STRUCT:
4482         case BTF_KIND_UNION: {
4483                 struct btf_member *m = btf_members(t);
4484
4485                 for (i = 0, n = btf_vlen(t); i < n; i++, m++) {
4486                         err = visit(&m->type, ctx);
4487                         if (err)
4488                                 return err;
4489                 }
4490                 return 0;
4491         }
4492
4493         case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
4494                 struct btf_param *m = btf_params(t);
4495
4496                 err = visit(&t->type, ctx);
4497                 if (err)
4498                         return err;
4499                 for (i = 0, n = btf_vlen(t); i < n; i++, m++) {
4500                         err = visit(&m->type, ctx);
4501                         if (err)
4502                                 return err;
4503                 }
4504                 return 0;
4505         }
4506
4507         case BTF_KIND_DATASEC: {
4508                 struct btf_var_secinfo *m = btf_var_secinfos(t);
4509
4510                 for (i = 0, n = btf_vlen(t); i < n; i++, m++) {
4511                         err = visit(&m->type, ctx);
4512                         if (err)
4513                                 return err;
4514                 }
4515                 return 0;
4516         }
4517
4518         default:
4519                 return -EINVAL;
4520         }
4521 }
4522
4523 int btf_type_visit_str_offs(struct btf_type *t, str_off_visit_fn visit, void *ctx)
4524 {
4525         int i, n, err;
4526
4527         err = visit(&t->name_off, ctx);
4528         if (err)
4529                 return err;
4530
4531         switch (btf_kind(t)) {
4532         case BTF_KIND_STRUCT:
4533         case BTF_KIND_UNION: {
4534                 struct btf_member *m = btf_members(t);
4535
4536                 for (i = 0, n = btf_vlen(t); i < n; i++, m++) {
4537                         err = visit(&m->name_off, ctx);
4538                         if (err)
4539                                 return err;
4540                 }
4541                 break;
4542         }
4543         case BTF_KIND_ENUM: {
4544                 struct btf_enum *m = btf_enum(t);
4545
4546                 for (i = 0, n = btf_vlen(t); i < n; i++, m++) {
4547                         err = visit(&m->name_off, ctx);
4548                         if (err)
4549                                 return err;
4550                 }
4551                 break;
4552         }
4553         case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
4554                 struct btf_param *m = btf_params(t);
4555
4556                 for (i = 0, n = btf_vlen(t); i < n; i++, m++) {
4557                         err = visit(&m->name_off, ctx);
4558                         if (err)
4559                                 return err;
4560                 }
4561                 break;
4562         }
4563         default:
4564                 break;
4565         }
4566
4567         return 0;
4568 }
4569
4570 int btf_ext_visit_type_ids(struct btf_ext *btf_ext, type_id_visit_fn visit, void *ctx)
4571 {
4572         const struct btf_ext_info *seg;
4573         struct btf_ext_info_sec *sec;
4574         int i, err;
4575
4576         seg = &btf_ext->func_info;
4577         for_each_btf_ext_sec(seg, sec) {
4578                 struct bpf_func_info_min *rec;
4579
4580                 for_each_btf_ext_rec(seg, sec, i, rec) {
4581                         err = visit(&rec->type_id, ctx);
4582                         if (err < 0)
4583                                 return err;
4584                 }
4585         }
4586
4587         seg = &btf_ext->core_relo_info;
4588         for_each_btf_ext_sec(seg, sec) {
4589                 struct bpf_core_relo *rec;
4590
4591                 for_each_btf_ext_rec(seg, sec, i, rec) {
4592                         err = visit(&rec->type_id, ctx);
4593                         if (err < 0)
4594                                 return err;
4595                 }
4596         }
4597
4598         return 0;
4599 }
4600
4601 int btf_ext_visit_str_offs(struct btf_ext *btf_ext, str_off_visit_fn visit, void *ctx)
4602 {
4603         const struct btf_ext_info *seg;
4604         struct btf_ext_info_sec *sec;
4605         int i, err;
4606
4607         seg = &btf_ext->func_info;
4608         for_each_btf_ext_sec(seg, sec) {
4609                 err = visit(&sec->sec_name_off, ctx);
4610                 if (err)
4611                         return err;
4612         }
4613
4614         seg = &btf_ext->line_info;
4615         for_each_btf_ext_sec(seg, sec) {
4616                 struct bpf_line_info_min *rec;
4617
4618                 err = visit(&sec->sec_name_off, ctx);
4619                 if (err)
4620                         return err;
4621
4622                 for_each_btf_ext_rec(seg, sec, i, rec) {
4623                         err = visit(&rec->file_name_off, ctx);
4624                         if (err)
4625                                 return err;
4626                         err = visit(&rec->line_off, ctx);
4627                         if (err)
4628                                 return err;
4629                 }
4630         }
4631
4632         seg = &btf_ext->core_relo_info;
4633         for_each_btf_ext_sec(seg, sec) {
4634                 struct bpf_core_relo *rec;
4635
4636                 err = visit(&sec->sec_name_off, ctx);
4637                 if (err)
4638                         return err;
4639
4640                 for_each_btf_ext_rec(seg, sec, i, rec) {
4641                         err = visit(&rec->access_str_off, ctx);
4642                         if (err)
4643                                 return err;
4644                 }
4645         }
4646
4647         return 0;
4648 }