arch/arm/net/bpf_jit_32.c

   1 /*
   2  * Just-In-Time compiler for BPF filters on 32bit ARM
   3  *
   4  * Copyright (c) 2011 Mircea Gherzan <mgherzan@gmail.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms of the GNU General Public License as published by the
   8  * Free Software Foundation; version 2 of the License.
   9  */
  10
  11 #include <linux/bitops.h>
  12 #include <linux/compiler.h>
  13 #include <linux/errno.h>
  14 #include <linux/filter.h>
  15 #include <linux/moduleloader.h>
  16 #include <linux/netdevice.h>
  17 #include <linux/string.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/if_vlan.h>
  20 #include <asm/cacheflush.h>
  21 #include <asm/hwcap.h>
  22 #include <asm/opcodes.h>
  23
  24 #include "bpf_jit_32.h"
  25
  26 /*
  27  * ABI:
  28  *
  29  * r0   scratch register
  30  * r4   BPF register A
  31  * r5   BPF register X
  32  * r6   pointer to the skb
  33  * r7   skb->data
  34  * r8   skb_headlen(skb)
  35  */
  36
  37 #define r_scratch       ARM_R0
  38 /* r1-r3 are (also) used for the unaligned loads on the non-ARMv7 slowpath */
  39 #define r_off           ARM_R1
  40 #define r_A             ARM_R4
  41 #define r_X             ARM_R5
  42 #define r_skb           ARM_R6
  43 #define r_skb_data      ARM_R7
  44 #define r_skb_hl        ARM_R8
  45
  46 #define SCRATCH_SP_OFFSET       0
  47 #define SCRATCH_OFF(k)          (SCRATCH_SP_OFFSET + 4 * (k))
  48
  49 #define SEEN_MEM                ((1 << BPF_MEMWORDS) - 1)
  50 #define SEEN_MEM_WORD(k)        (1 << (k))
  51 #define SEEN_X                  (1 << BPF_MEMWORDS)
  52 #define SEEN_CALL               (1 << (BPF_MEMWORDS + 1))
  53 #define SEEN_SKB                (1 << (BPF_MEMWORDS + 2))
  54 #define SEEN_DATA               (1 << (BPF_MEMWORDS + 3))
  55
  56 #define FLAG_NEED_X_RESET       (1 << 0)
  57
  58 struct jit_ctx {
  59         const struct sk_filter *skf;
  60         unsigned idx;
  61         unsigned prologue_bytes;
  62         int ret0_fp_idx;
  63         u32 seen;
  64         u32 flags;
  65         u32 *offsets;
  66         u32 *target;
  67 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
  68         u16 epilogue_bytes;
  69         u16 imm_count;
  70         u32 *imms;
  71 #endif
  72 };
  73
  74 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  75
  76 static u64 jit_get_skb_b(struct sk_buff *skb, unsigned offset)
  77 {
  78         u8 ret;
  79         int err;
  80
  81         err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 1);
  82
  83         return (u64)err << 32 | ret;
  84 }
  85
  86 static u64 jit_get_skb_h(struct sk_buff *skb, unsigned offset)
  87 {
  88         u16 ret;
  89         int err;
  90
  91         err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 2);
  92
  93         return (u64)err << 32 | ntohs(ret);
  94 }
  95
  96 static u64 jit_get_skb_w(struct sk_buff *skb, unsigned offset)
  97 {
  98         u32 ret;
  99         int err;
 100
 101         err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 4);
 102
 103         return (u64)err << 32 | ntohl(ret);
 104 }
 105
 106 /*
 107  * Wrapper that handles both OABI and EABI and assures Thumb2 interworking
 108  * (where the assembly routines like __aeabi_uidiv could cause problems).
 109  */
 110 static u32 jit_udiv(u32 dividend, u32 divisor)
 111 {
 112         return dividend / divisor;
 113 }
 114
 115 static inline void _emit(int cond, u32 inst, struct jit_ctx *ctx)
 116 {
 117         inst |= (cond << 28);
 118         inst = __opcode_to_mem_arm(inst);
 119
 120         if (ctx->target != NULL)
 121                 ctx->target[ctx->idx] = inst;
 122
 123         ctx->idx++;
 124 }
 125
 126 /*
 127  * Emit an instruction that will be executed unconditionally.
 128  */
 129 static inline void emit(u32 inst, struct jit_ctx *ctx)
 130 {
 131         _emit(ARM_COND_AL, inst, ctx);
 132 }
 133
 134 static u16 saved_regs(struct jit_ctx *ctx)
 135 {
 136         u16 ret = 0;
 137
 138         if ((ctx->skf->len > 1) ||
 139             (ctx->skf->insns[0].code == (BPF_RET | BPF_A)))
 140                 ret |= 1 << r_A;
 141
 142 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 143         ret |= (1 << ARM_FP) | (1 << ARM_IP) | (1 << ARM_LR) | (1 << ARM_PC);
 144 #else
 145         if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 146                 ret |= 1 << ARM_LR;
 147 #endif
 148         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 149                 ret |= 1 << r_skb;
 150         if (ctx->seen & SEEN_DATA)
 151                 ret |= (1 << r_skb_data) | (1 << r_skb_hl);
 152         if (ctx->seen & SEEN_X)
 153                 ret |= 1 << r_X;
 154
 155         return ret;
 156 }
 157
 158 static inline int mem_words_used(struct jit_ctx *ctx)
 159 {
 160         /* yes, we do waste some stack space IF there are "holes" in the set" */
 161         return fls(ctx->seen & SEEN_MEM);
 162 }
 163
 164 static inline bool is_load_to_a(u16 inst)
 165 {
 166         switch (inst) {
 167         case BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN:
 168         case BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS:
 169         case BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS:
 170         case BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS:
 171                 return true;
 172         default:
 173                 return false;
 174         }
 175 }
 176
 177 static void build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 178 {
 179         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 180         u16 first_inst = ctx->skf->insns[0].code;
 181         u16 off;
 182
 183 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 184         emit(ARM_MOV_R(ARM_IP, ARM_SP), ctx);
 185         emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 186         emit(ARM_SUB_I(ARM_FP, ARM_IP, 4), ctx);
 187 #else
 188         if (reg_set)
 189                 emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 190 #endif
 191
 192         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 193                 emit(ARM_MOV_R(r_skb, ARM_R0), ctx);
 194
 195         if (ctx->seen & SEEN_DATA) {
 196                 off = offsetof(struct sk_buff, data);
 197                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_data, r_skb, off), ctx);
 198                 /* headlen = len - data_len */
 199                 off = offsetof(struct sk_buff, len);
 200                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_hl, r_skb, off), ctx);
 201                 off = offsetof(struct sk_buff, data_len);
 202                 emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 203                 emit(ARM_SUB_R(r_skb_hl, r_skb_hl, r_scratch), ctx);
 204         }
 205
 206         if (ctx->flags & FLAG_NEED_X_RESET)
 207                 emit(ARM_MOV_I(r_X, 0), ctx);
 208
 209         /* do not leak kernel data to userspace */
 210         if ((first_inst != (BPF_RET | BPF_K)) && !(is_load_to_a(first_inst)))
 211                 emit(ARM_MOV_I(r_A, 0), ctx);
 212
 213         /* stack space for the BPF_MEM words */
 214         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 215                 emit(ARM_SUB_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 216 }
 217
 218 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 219 {
 220         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 221
 222         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 223                 emit(ARM_ADD_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 224
 225         reg_set &= ~(1 << ARM_LR);
 226
 227 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 228         /* the first instruction of the prologue was: mov ip, sp */
 229         reg_set &= ~(1 << ARM_IP);
 230         reg_set |= (1 << ARM_SP);
 231         emit(ARM_LDM(ARM_SP, reg_set), ctx);
 232 #else
 233         if (reg_set) {
 234                 if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 235                         reg_set |= 1 << ARM_PC;
 236                 emit(ARM_POP(reg_set), ctx);
 237         }
 238
 239         if (!(ctx->seen & SEEN_CALL))
 240                 emit(ARM_BX(ARM_LR), ctx);
 241 #endif
 242 }
 243
 244 static int16_t imm8m(u32 x)
 245 {
 246         u32 rot;
 247
 248         for (rot = 0; rot < 16; rot++)
 249                 if ((x & ~ror32(0xff, 2 * rot)) == 0)
 250                         return rol32(x, 2 * rot) | (rot << 8);
 251
 252         return -1;
 253 }
 254
 255 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 256
 257 static u16 imm_offset(u32 k, struct jit_ctx *ctx)
 258 {
 259         unsigned i = 0, offset;
 260         u16 imm;
 261
 262         /* on the "fake" run we just count them (duplicates included) */
 263         if (ctx->target == NULL) {
 264                 ctx->imm_count++;
 265                 return 0;
 266         }
 267
 268         while ((i < ctx->imm_count) && ctx->imms[i]) {
 269                 if (ctx->imms[i] == k)
 270                         break;
 271                 i++;
 272         }
 273
 274         if (ctx->imms[i] == 0)
 275                 ctx->imms[i] = k;
 276
 277         /* constants go just after the epilogue */
 278         offset =  ctx->offsets[ctx->skf->len];
 279         offset += ctx->prologue_bytes;
 280         offset += ctx->epilogue_bytes;
 281         offset += i * 4;
 282
 283         ctx->target[offset / 4] = k;
 284
 285         /* PC in ARM mode == address of the instruction + 8 */
 286         imm = offset - (8 + ctx->idx * 4);
 287
 288         return imm;
 289 }
 290
 291 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ */
 292
 293 /*
 294  * Move an immediate that's not an imm8m to a core register.
 295  */
 296 static inline void emit_mov_i_no8m(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 297 {
 298 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 299         emit(ARM_LDR_I(rd, ARM_PC, imm_offset(val, ctx)), ctx);
 300 #else
 301         emit(ARM_MOVW(rd, val & 0xffff), ctx);
 302         if (val > 0xffff)
 303                 emit(ARM_MOVT(rd, val >> 16), ctx);
 304 #endif
 305 }
 306
 307 static inline void emit_mov_i(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 308 {
 309         int imm12 = imm8m(val);
 310
 311         if (imm12 >= 0)
 312                 emit(ARM_MOV_I(rd, imm12), ctx);
 313         else
 314                 emit_mov_i_no8m(rd, val, ctx);
 315 }
 316
 317 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 6
 318
 319 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 320 {
 321         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R3, r_addr, 1), ctx);
 322         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 323         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 3), ctx);
 324         _emit(cond, ARM_LSL_I(ARM_R3, ARM_R3, 16), ctx);
 325         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R0, r_addr, 2), ctx);
 326         _emit(cond, ARM_ORR_S(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 24), ctx);
 327         _emit(cond, ARM_ORR_R(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R2), ctx);
 328         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R3, ARM_R0, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 329 }
 330
 331 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 332 {
 333         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 334         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 1), ctx);
 335         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R2, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 336 }
 337
 338 static inline void emit_swap16(u8 r_dst, u8 r_src, struct jit_ctx *ctx)
 339 {
 340         /* r_dst = (r_src << 8) | (r_src >> 8) */
 341         emit(ARM_LSL_I(ARM_R1, r_src, 8), ctx);
 342         emit(ARM_ORR_S(r_dst, ARM_R1, r_src, SRTYPE_LSR, 8), ctx);
 343
 344         /*
 345          * we need to mask out the bits set in r_dst[23:16] due to
 346          * the first shift instruction.
 347          *
 348          * note that 0x8ff is the encoded immediate 0x00ff0000.
 349          */
 350         emit(ARM_BIC_I(r_dst, r_dst, 0x8ff), ctx);
 351 }
 352
 353 #else  /* ARMv6+ */
 354
 355 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 356 {
 357         _emit(cond, ARM_LDR_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 358 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 359         _emit(cond, ARM_REV(r_res, r_res), ctx);
 360 #endif
 361 }
 362
 363 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 364 {
 365         _emit(cond, ARM_LDRH_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 366 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 367         _emit(cond, ARM_REV16(r_res, r_res), ctx);
 368 #endif
 369 }
 370
 371 static inline void emit_swap16(u8 r_dst __maybe_unused,
 372                                u8 r_src __maybe_unused,
 373                                struct jit_ctx *ctx __maybe_unused)
 374 {
 375 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 376         emit(ARM_REV16(r_dst, r_src), ctx);
 377 #endif
 378 }
 379
 380 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ < 6 */
 381
 382
 383 /* Compute the immediate value for a PC-relative branch. */
 384 static inline u32 b_imm(unsigned tgt, struct jit_ctx *ctx)
 385 {
 386         u32 imm;
 387
 388         if (ctx->target == NULL)
 389                 return 0;
 390         /*
 391          * BPF allows only forward jumps and the offset of the target is
 392          * still the one computed during the first pass.
 393          */
 394         imm  = ctx->offsets[tgt] + ctx->prologue_bytes - (ctx->idx * 4 + 8);
 395
 396         return imm >> 2;
 397 }
 398
 399 #define OP_IMM3(op, r1, r2, imm_val, ctx)                               \
 400         do {                                                            \
 401                 imm12 = imm8m(imm_val);                                 \
 402                 if (imm12 < 0) {                                        \
 403                         emit_mov_i_no8m(r_scratch, imm_val, ctx);       \
 404                         emit(op ## _R((r1), (r2), r_scratch), ctx);     \
 405                 } else {                                                \
 406                         emit(op ## _I((r1), (r2), imm12), ctx);         \
 407                 }                                                       \
 408         } while (0)
 409
 410 static inline void emit_err_ret(u8 cond, struct jit_ctx *ctx)
 411 {
 412         if (ctx->ret0_fp_idx >= 0) {
 413                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->ret0_fp_idx, ctx)), ctx);
 414                 /* NOP to keep the size constant between passes */
 415                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, ARM_R0), ctx);
 416         } else {
 417                 _emit(cond, ARM_MOV_I(ARM_R0, 0), ctx);
 418                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->skf->len, ctx)), ctx);
 419         }
 420 }
 421
 422 static inline void emit_blx_r(u8 tgt_reg, struct jit_ctx *ctx)
 423 {
 424 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 5
 425         emit(ARM_MOV_R(ARM_LR, ARM_PC), ctx);
 426
 427         if (elf_hwcap & HWCAP_THUMB)
 428                 emit(ARM_BX(tgt_reg), ctx);
 429         else
 430                 emit(ARM_MOV_R(ARM_PC, tgt_reg), ctx);
 431 #else
 432         emit(ARM_BLX_R(tgt_reg), ctx);
 433 #endif
 434 }
 435
 436 static inline void emit_udiv(u8 rd, u8 rm, u8 rn, struct jit_ctx *ctx)
 437 {
 438 #if __LINUX_ARM_ARCH__ == 7
 439         if (elf_hwcap & HWCAP_IDIVA) {
 440                 emit(ARM_UDIV(rd, rm, rn), ctx);
 441                 return;
 442         }
 443 #endif
 444         if (rm != ARM_R0)
 445                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, rm), ctx);
 446         if (rn != ARM_R1)
 447                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R1, rn), ctx);
 448
 449         ctx->seen |= SEEN_CALL;
 450         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)jit_udiv, ctx);
 451         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 452
 453         if (rd != ARM_R0)
 454                 emit(ARM_MOV_R(rd, ARM_R0), ctx);
 455 }
 456
 457 static inline void update_on_xread(struct jit_ctx *ctx)
 458 {
 459         if (!(ctx->seen & SEEN_X))
 460                 ctx->flags |= FLAG_NEED_X_RESET;
 461
 462         ctx->seen |= SEEN_X;
 463 }
 464
 465 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 466 {
 467         void *load_func[] = {jit_get_skb_b, jit_get_skb_h, jit_get_skb_w};
 468         const struct sk_filter *prog = ctx->skf;
 469         const struct sock_filter *inst;
 470         unsigned i, load_order, off, condt;
 471         int imm12;
 472         u32 k;
 473
 474         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 475                 u16 code;
 476
 477                 inst = &(prog->insns[i]);
 478                 /* K as an immediate value operand */
 479                 k = inst->k;
 480                 code = bpf_anc_helper(inst);
 481
 482                 /* compute offsets only in the fake pass */
 483                 if (ctx->target == NULL)
 484                         ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 485
 486                 switch (code) {
 487                 case BPF_LD | BPF_IMM:
 488                         emit_mov_i(r_A, k, ctx);
 489                         break;
 490                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN:
 491                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 492                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, len) != 4);
 493                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb,
 494                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 495                         break;
 496                 case BPF_LD | BPF_MEM:
 497                         /* A = scratch[k] */
 498                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 499                         emit(ARM_LDR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 500                         break;
 501                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS:
 502                         load_order = 2;
 503                         goto load;
 504                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS:
 505                         load_order = 1;
 506                         goto load;
 507                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS:
 508                         load_order = 0;
 509 load:
 510                         /* the interpreter will deal with the negative K */
 511                         if ((int)k < 0)
 512                                 return -ENOTSUPP;
 513                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 514 load_common:
 515                         ctx->seen |= SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 516
 517                         if (load_order > 0) {
 518                                 emit(ARM_SUB_I(r_scratch, r_skb_hl,
 519                                                1 << load_order), ctx);
 520                                 emit(ARM_CMP_R(r_scratch, r_off), ctx);
 521                                 condt = ARM_COND_HS;
 522                         } else {
 523                                 emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 524                                 condt = ARM_COND_HI;
 525                         }
 526
 527                         _emit(condt, ARM_ADD_R(r_scratch, r_off, r_skb_data),
 528                               ctx);
 529
 530                         if (load_order == 0)
 531                                 _emit(condt, ARM_LDRB_I(r_A, r_scratch, 0),
 532                                       ctx);
 533                         else if (load_order == 1)
 534                                 emit_load_be16(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 535                         else if (load_order == 2)
 536                                 emit_load_be32(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 537
 538                         _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx)), ctx);
 539
 540                         /* the slowpath */
 541                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)load_func[load_order], ctx);
 542                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 543                         /* the offset is already in R1 */
 544                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 545                         /* check the result of skb_copy_bits */
 546                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 547                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 548                         emit(ARM_MOV_R(r_A, ARM_R0), ctx);
 549                         break;
 550                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_IND:
 551                         load_order = 2;
 552                         goto load_ind;
 553                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_IND:
 554                         load_order = 1;
 555                         goto load_ind;
 556                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_IND:
 557                         load_order = 0;
 558 load_ind:
 559                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_off, r_X, k, ctx);
 560                         goto load_common;
 561                 case BPF_LDX | BPF_IMM:
 562                         ctx->seen |= SEEN_X;
 563                         emit_mov_i(r_X, k, ctx);
 564                         break;
 565                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_LEN:
 566                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_SKB;
 567                         emit(ARM_LDR_I(r_X, r_skb,
 568                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 569                         break;
 570                 case BPF_LDX | BPF_MEM:
 571                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_MEM_WORD(k);
 572                         emit(ARM_LDR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 573                         break;
 574                 case BPF_LDX | BPF_B | BPF_MSH:
 575                         /* x = ((*(frame + k)) & 0xf) << 2; */
 576                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 577                         /* the interpreter should deal with the negative K */
 578                         if ((int)k < 0)
 579                                 return -1;
 580                         /* offset in r1: we might have to take the slow path */
 581                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 582                         emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 583
 584                         /* load in r0: common with the slowpath */
 585                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_LDRB_R(ARM_R0, r_skb_data,
 586                                                       ARM_R1), ctx);
 587                         /*
 588                          * emit_mov_i() might generate one or two instructions,
 589                          * the same holds for emit_blx_r()
 590                          */
 591                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx) - 2), ctx);
 592
 593                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 594                         /* r_off is r1 */
 595                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)jit_get_skb_b, ctx);
 596                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 597                         /* check the return value of skb_copy_bits */
 598                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 599                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 600
 601                         emit(ARM_AND_I(r_X, ARM_R0, 0x00f), ctx);
 602                         emit(ARM_LSL_I(r_X, r_X, 2), ctx);
 603                         break;
 604                 case BPF_ST:
 605                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 606                         emit(ARM_STR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 607                         break;
 608                 case BPF_STX:
 609                         update_on_xread(ctx);
 610                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 611                         emit(ARM_STR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 612                         break;
 613                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 614                         /* A += K */
 615                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_A, r_A, k, ctx);
 616                         break;
 617                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 618                         update_on_xread(ctx);
 619                         emit(ARM_ADD_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 620                         break;
 621                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 622                         /* A -= K */
 623                         OP_IMM3(ARM_SUB, r_A, r_A, k, ctx);
 624                         break;
 625                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 626                         update_on_xread(ctx);
 627                         emit(ARM_SUB_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 628                         break;
 629                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 630                         /* A *= K */
 631                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 632                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_scratch), ctx);
 633                         break;
 634                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 635                         update_on_xread(ctx);
 636                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_X), ctx);
 637                         break;
 638                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 639                         if (k == 1)
 640                                 break;
 641                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 642                         emit_udiv(r_A, r_A, r_scratch, ctx);
 643                         break;
 644                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 645                         update_on_xread(ctx);
 646                         emit(ARM_CMP_I(r_X, 0), ctx);
 647                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 648                         emit_udiv(r_A, r_A, r_X, ctx);
 649                         break;
 650                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 651                         /* A |= K */
 652                         OP_IMM3(ARM_ORR, r_A, r_A, k, ctx);
 653                         break;
 654                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 655                         update_on_xread(ctx);
 656                         emit(ARM_ORR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 657                         break;
 658                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 659                         /* A ^= K; */
 660                         OP_IMM3(ARM_EOR, r_A, r_A, k, ctx);
 661                         break;
 662                 case BPF_ANC | SKF_AD_ALU_XOR_X:
 663                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 664                         /* A ^= X */
 665                         update_on_xread(ctx);
 666                         emit(ARM_EOR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 667                         break;
 668                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 669                         /* A &= K */
 670                         OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, k, ctx);
 671                         break;
 672                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 673                         update_on_xread(ctx);
 674                         emit(ARM_AND_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 675                         break;
 676                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 677                         if (unlikely(k > 31))
 678                                 return -1;
 679                         emit(ARM_LSL_I(r_A, r_A, k), ctx);
 680                         break;
 681                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 682                         update_on_xread(ctx);
 683                         emit(ARM_LSL_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 684                         break;
 685                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 686                         if (unlikely(k > 31))
 687                                 return -1;
 688                         emit(ARM_LSR_I(r_A, r_A, k), ctx);
 689                         break;
 690                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 691                         update_on_xread(ctx);
 692                         emit(ARM_LSR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 693                         break;
 694                 case BPF_ALU | BPF_NEG:
 695                         /* A = -A */
 696                         emit(ARM_RSB_I(r_A, r_A, 0), ctx);
 697                         break;
 698                 case BPF_JMP | BPF_JA:
 699                         /* pc += K */
 700                         emit(ARM_B(b_imm(i + k + 1, ctx)), ctx);
 701                         break;
 702                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 703                         /* pc += (A == K) ? pc->jt : pc->jf */
 704                         condt  = ARM_COND_EQ;
 705                         goto cmp_imm;
 706                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 707                         /* pc += (A > K) ? pc->jt : pc->jf */
 708                         condt  = ARM_COND_HI;
 709                         goto cmp_imm;
 710                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 711                         /* pc += (A >= K) ? pc->jt : pc->jf */
 712                         condt  = ARM_COND_HS;
 713 cmp_imm:
 714                         imm12 = imm8m(k);
 715                         if (imm12 < 0) {
 716                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 717                                 emit(ARM_CMP_R(r_A, r_scratch), ctx);
 718                         } else {
 719                                 emit(ARM_CMP_I(r_A, imm12), ctx);
 720                         }
 721 cond_jump:
 722                         if (inst->jt)
 723                                 _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + inst->jt + 1,
 724                                                    ctx)), ctx);
 725                         if (inst->jf)
 726                                 _emit(condt ^ 1, ARM_B(b_imm(i + inst->jf + 1,
 727                                                              ctx)), ctx);
 728                         break;
 729                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 730                         /* pc += (A == X) ? pc->jt : pc->jf */
 731                         condt   = ARM_COND_EQ;
 732                         goto cmp_x;
 733                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 734                         /* pc += (A > X) ? pc->jt : pc->jf */
 735                         condt   = ARM_COND_HI;
 736                         goto cmp_x;
 737                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 738                         /* pc += (A >= X) ? pc->jt : pc->jf */
 739                         condt   = ARM_COND_CS;
 740 cmp_x:
 741                         update_on_xread(ctx);
 742                         emit(ARM_CMP_R(r_A, r_X), ctx);
 743                         goto cond_jump;
 744                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 745                         /* pc += (A & K) ? pc->jt : pc->jf */
 746                         condt  = ARM_COND_NE;
 747                         /* not set iff all zeroes iff Z==1 iff EQ */
 748
 749                         imm12 = imm8m(k);
 750                         if (imm12 < 0) {
 751                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 752                                 emit(ARM_TST_R(r_A, r_scratch), ctx);
 753                         } else {
 754                                 emit(ARM_TST_I(r_A, imm12), ctx);
 755                         }
 756                         goto cond_jump;
 757                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 758                         /* pc += (A & X) ? pc->jt : pc->jf */
 759                         update_on_xread(ctx);
 760                         condt  = ARM_COND_NE;
 761                         emit(ARM_TST_R(r_A, r_X), ctx);
 762                         goto cond_jump;
 763                 case BPF_RET | BPF_A:
 764                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_A), ctx);
 765                         goto b_epilogue;
 766                 case BPF_RET | BPF_K:
 767                         if ((k == 0) && (ctx->ret0_fp_idx < 0))
 768                                 ctx->ret0_fp_idx = i;
 769                         emit_mov_i(ARM_R0, k, ctx);
 770 b_epilogue:
 771                         if (i != ctx->skf->len - 1)
 772                                 emit(ARM_B(b_imm(prog->len, ctx)), ctx);
 773                         break;
 774                 case BPF_MISC | BPF_TAX:
 775                         /* X = A */
 776                         ctx->seen |= SEEN_X;
 777                         emit(ARM_MOV_R(r_X, r_A), ctx);
 778                         break;
 779                 case BPF_MISC | BPF_TXA:
 780                         /* A = X */
 781                         update_on_xread(ctx);
 782                         emit(ARM_MOV_R(r_A, r_X), ctx);
 783                         break;
 784                 case BPF_ANC | SKF_AD_PROTOCOL:
 785                         /* A = ntohs(skb->protocol) */
 786                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 787                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 788                                                   protocol) != 2);
 789                         off = offsetof(struct sk_buff, protocol);
 790                         emit(ARM_LDRH_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 791                         emit_swap16(r_A, r_scratch, ctx);
 792                         break;
 793                 case BPF_ANC | SKF_AD_CPU:
 794                         /* r_scratch = current_thread_info() */
 795                         OP_IMM3(ARM_BIC, r_scratch, ARM_SP, THREAD_SIZE - 1, ctx);
 796                         /* A = current_thread_info()->cpu */
 797                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct thread_info, cpu) != 4);
 798                         off = offsetof(struct thread_info, cpu);
 799                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 800                         break;
 801                 case BPF_ANC | SKF_AD_IFINDEX:
 802                         /* A = skb->dev->ifindex */
 803                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 804                         off = offsetof(struct sk_buff, dev);
 805                         emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 806
 807                         emit(ARM_CMP_I(r_scratch, 0), ctx);
 808                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 809
 810                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device,
 811                                                   ifindex) != 4);
 812                         off = offsetof(struct net_device, ifindex);
 813                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 814                         break;
 815                 case BPF_ANC | SKF_AD_MARK:
 816                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 817                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, mark) != 4);
 818                         off = offsetof(struct sk_buff, mark);
 819                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 820                         break;
 821                 case BPF_ANC | SKF_AD_RXHASH:
 822                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 823                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, hash) != 4);
 824                         off = offsetof(struct sk_buff, hash);
 825                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 826                         break;
 827                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG:
 828                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG_PRESENT:
 829                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 830                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, vlan_tci) != 2);
 831                         off = offsetof(struct sk_buff, vlan_tci);
 832                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 833                         if (code == (BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG))
 834                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, VLAN_VID_MASK, ctx);
 835                         else
 836                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, VLAN_TAG_PRESENT, ctx);
 837                         break;
 838                 case BPF_ANC | SKF_AD_QUEUE:
 839                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 840                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 841                                                   queue_mapping) != 2);
 842                         BUILD_BUG_ON(offsetof(struct sk_buff,
 843                                               queue_mapping) > 0xff);
 844                         off = offsetof(struct sk_buff, queue_mapping);
 845                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 846                         break;
 847                 default:
 848                         return -1;
 849                 }
 850         }
 851
 852         /* compute offsets only during the first pass */
 853         if (ctx->target == NULL)
 854                 ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 855
 856         return 0;
 857 }
 858
 859
 860 void bpf_jit_compile(struct sk_filter *fp)
 861 {
 862         struct jit_ctx ctx;
 863         unsigned tmp_idx;
 864         unsigned alloc_size;
 865
 866         if (!bpf_jit_enable)
 867                 return;
 868
 869         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 870         ctx.skf         = fp;
 871         ctx.ret0_fp_idx = -1;
 872
 873         ctx.offsets = kzalloc(4 * (ctx.skf->len + 1), GFP_KERNEL);
 874         if (ctx.offsets == NULL)
 875                 return;
 876
 877         /* fake pass to fill in the ctx->seen */
 878         if (unlikely(build_body(&ctx)))
 879                 goto out;
 880
 881         tmp_idx = ctx.idx;
 882         build_prologue(&ctx);
 883         ctx.prologue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
 884
 885 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 886         tmp_idx = ctx.idx;
 887         build_epilogue(&ctx);
 888         ctx.epilogue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
 889
 890         ctx.idx += ctx.imm_count;
 891         if (ctx.imm_count) {
 892                 ctx.imms = kzalloc(4 * ctx.imm_count, GFP_KERNEL);
 893                 if (ctx.imms == NULL)
 894                         goto out;
 895         }
 896 #else
 897         /* there's nothing after the epilogue on ARMv7 */
 898         build_epilogue(&ctx);
 899 #endif
 900
 901         alloc_size = 4 * ctx.idx;
 902         ctx.target = module_alloc(alloc_size);
 903         if (unlikely(ctx.target == NULL))
 904                 goto out;
 905
 906         ctx.idx = 0;
 907         build_prologue(&ctx);
 908         build_body(&ctx);
 909         build_epilogue(&ctx);
 910
 911         flush_icache_range((u32)ctx.target, (u32)(ctx.target + ctx.idx));
 912
 913 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 914         if (ctx.imm_count)
 915                 kfree(ctx.imms);
 916 #endif
 917
 918         if (bpf_jit_enable > 1)
 919                 /* there are 2 passes here */
 920                 bpf_jit_dump(fp->len, alloc_size, 2, ctx.target);
 921
 922         fp->bpf_func = (void *)ctx.target;
 923         fp->jited = 1;
 924 out:
 925         kfree(ctx.offsets);
 926         return;
 927 }
 928
 929 void bpf_jit_free(struct sk_filter *fp)
 930 {
 931         if (fp->jited)
 932                 module_free(NULL, fp->bpf_func);
 933         kfree(fp);
 934 }