arch/arm64/net/bpf_jit_comp.c

   1 /*
   2  * BPF JIT compiler for ARM64
   3  *
   4  * Copyright (C) 2014-2016 Zi Shen Lim <zlim.lnx@gmail.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  */
  18
  19 #define pr_fmt(fmt) "bpf_jit: " fmt
  20
  21 #include <linux/bpf.h>
  22 #include <linux/filter.h>
  23 #include <linux/printk.h>
  24 #include <linux/skbuff.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26
  27 #include <asm/byteorder.h>
  28 #include <asm/cacheflush.h>
  29 #include <asm/debug-monitors.h>
  30 #include <asm/set_memory.h>
  31
  32 #include "bpf_jit.h"
  33
  34 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  35
  36 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_JIT_REG + 0)
  37 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_JIT_REG + 1)
  38 #define TCALL_CNT (MAX_BPF_JIT_REG + 2)
  39
  40 /* Map BPF registers to A64 registers */
  41 static const int bpf2a64[] = {
  42         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  43         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  44         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  45         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  46         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  47         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  48         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  49         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  50         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  51         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  52         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  53         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  54         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  55         /* read-only frame pointer to access stack */
  56         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  57         /* temporary registers for internal BPF JIT */
  58         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
  59         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
  60         /* tail_call_cnt */
  61         [TCALL_CNT] = A64_R(26),
  62         /* temporary register for blinding constants */
  63         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
  64 };
  65
  66 struct jit_ctx {
  67         const struct bpf_prog *prog;
  68         int idx;
  69         int epilogue_offset;
  70         int *offset;
  71         u32 *image;
  72 };
  73
  74 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  75 {
  76         if (ctx->image != NULL)
  77                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  78
  79         ctx->idx++;
  80 }
  81
  82 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  83                                     struct jit_ctx *ctx)
  84 {
  85         u64 tmp = val;
  86         int shift = 0;
  87
  88         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  89         tmp >>= 16;
  90         shift += 16;
  91         while (tmp) {
  92                 if (tmp & 0xffff)
  93                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  94                 tmp >>= 16;
  95                 shift += 16;
  96         }
  97 }
  98
  99 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
 100                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
 101 {
 102         u16 hi = val >> 16;
 103         u16 lo = val & 0xffff;
 104
 105         if (hi & 0x8000) {
 106                 if (hi == 0xffff) {
 107                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 108                 } else {
 109                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 110                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 111                 }
 112         } else {
 113                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 114                 if (hi)
 115                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 116         }
 117 }
 118
 119 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 120                                  const struct jit_ctx *ctx)
 121 {
 122         int to = ctx->offset[bpf_to];
 123         /* -1 to account for the Branch instruction */
 124         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 125
 126         return to - from;
 127 }
 128
 129 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 130 {
 131         u32 *ptr;
 132         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 133         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 134                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 135 }
 136
 137 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 138 {
 139         int to = ctx->epilogue_offset;
 140         int from = ctx->idx;
 141
 142         return to - from;
 143 }
 144
 145 /* Stack must be multiples of 16B */
 146 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 147
 148 #define _STACK_SIZE \
 149         (MAX_BPF_STACK \
 150          + 4 /* extra for skb_copy_bits buffer */)
 151
 152 #define STACK_SIZE STACK_ALIGN(_STACK_SIZE)
 153
 154 #define PROLOGUE_OFFSET 8
 155
 156 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 157 {
 158         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 159         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 160         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 161         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 162         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 163         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 164         const int idx0 = ctx->idx;
 165         int cur_offset;
 166
 167         /*
 168          * BPF prog stack layout
 169          *
 170          *                         high
 171          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 172          *                        |FP/LR|
 173          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 174          *                        | ... | callee saved registers
 175          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
 176          *                        |     |
 177          *                        | ... | BPF prog stack
 178          *                        |     |
 179          *                        +-----+ <= (BPF_FP - MAX_BPF_STACK)
 180          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 181          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - STACK_SIZE)
 182          *                        |     |
 183          *                        | ... | Function call stack
 184          *                        |     |
 185          *                        +-----+
 186          *                          low
 187          *
 188          */
 189
 190         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 191         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 192         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 193
 194         /* Save callee-saved registers */
 195         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 196         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 197         emit(A64_PUSH(fp, tcc, A64_SP), ctx);
 198
 199         /* Set up BPF prog stack base register */
 200         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 201
 202         /* Initialize tail_call_cnt */
 203         emit(A64_MOVZ(1, tcc, 0, 0), ctx);
 204
 205         /* Set up function call stack */
 206         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 207
 208         cur_offset = ctx->idx - idx0;
 209         if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
 210                 pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
 211                             cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
 212                 return -1;
 213         }
 214         return 0;
 215 }
 216
 217 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
 218 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
 219 {
 220         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
 221         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
 222         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
 223
 224         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 225         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
 226         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 227         const int idx0 = ctx->idx;
 228 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
 229 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
 230         size_t off;
 231
 232         /* if (index >= array->map.max_entries)
 233          *     goto out;
 234          */
 235         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
 236         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 237         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
 238         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
 239         emit(A64_B_(A64_COND_GE, jmp_offset), ctx);
 240
 241         /* if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 242          *     goto out;
 243          * tail_call_cnt++;
 244          */
 245         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
 246         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
 247         emit(A64_B_(A64_COND_GT, jmp_offset), ctx);
 248         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
 249
 250         /* prog = array->ptrs[index];
 251          * if (prog == NULL)
 252          *     goto out;
 253          */
 254         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
 255         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 256         emit(A64_LDR64(tmp, r2, tmp), ctx);
 257         emit(A64_LDR64(prg, tmp, r3), ctx);
 258         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
 259
 260         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_size); */
 261         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
 262         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 263         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
 264         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
 265         emit(A64_BR(tmp), ctx);
 266
 267         /* out: */
 268         if (out_offset == -1)
 269                 out_offset = cur_offset;
 270         if (cur_offset != out_offset) {
 271                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
 272                             cur_offset, out_offset);
 273                 return -1;
 274         }
 275         return 0;
 276 #undef cur_offset
 277 #undef jmp_offset
 278 }
 279
 280 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 281 {
 282         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 283         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 284         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 285         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 286         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 287         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 288
 289         /* We're done with BPF stack */
 290         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 291
 292         /* Restore fs (x25) and x26 */
 293         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 294
 295         /* Restore callee-saved register */
 296         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 297         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 298
 299         /* Restore FP/LR registers */
 300         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 301
 302         /* Set return value */
 303         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 304
 305         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 306 }
 307
 308 /* JITs an eBPF instruction.
 309  * Returns:
 310  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 311  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 312  * <0 - failed to JIT.
 313  */
 314 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 315 {
 316         const u8 code = insn->code;
 317         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 318         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 319         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 320         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 321         const s16 off = insn->off;
 322         const s32 imm = insn->imm;
 323         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 324         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 325         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
 326         u8 jmp_cond;
 327         s32 jmp_offset;
 328
 329 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 330         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 331             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 332                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 333                         i, imm, imm);                           \
 334                 return -EINVAL;                                 \
 335         }                                                       \
 336 } while (0)
 337 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 338 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 339
 340         switch (code) {
 341         /* dst = src */
 342         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 343         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 344                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 345                 break;
 346         /* dst = dst OP src */
 347         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 348         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 349                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 350                 break;
 351         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 352         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 353                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 354                 break;
 355         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 356         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 357                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 358                 break;
 359         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 360         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 361                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 362                 break;
 363         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 364         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 365                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 366                 break;
 367         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 368         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 369                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 370                 break;
 371         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 372         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 373         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 374         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 375         {
 376                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 377
 378                 /* if (src == 0) return 0 */
 379                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 380                 check_imm19(jmp_offset);
 381                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 382                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 383                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 384                 check_imm26(jmp_offset);
 385                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 386                 /* else */
 387                 switch (BPF_OP(code)) {
 388                 case BPF_DIV:
 389                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 390                         break;
 391                 case BPF_MOD:
 392                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 393                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 394                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 395                         break;
 396                 }
 397                 break;
 398         }
 399         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 400         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 401                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 402                 break;
 403         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 404         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 405                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 406                 break;
 407         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 408         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 409                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 410                 break;
 411         /* dst = -dst */
 412         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 413         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 414                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 415                 break;
 416         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 417         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 418         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 419 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 420                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 421                         goto emit_bswap_uxt;
 422 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 423                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 424                         goto emit_bswap_uxt;
 425 #endif
 426                 switch (imm) {
 427                 case 16:
 428                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 429                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 430                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 431                         break;
 432                 case 32:
 433                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 434                         /* upper 32 bits already cleared */
 435                         break;
 436                 case 64:
 437                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 438                         break;
 439                 }
 440                 break;
 441 emit_bswap_uxt:
 442                 switch (imm) {
 443                 case 16:
 444                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 445                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 446                         break;
 447                 case 32:
 448                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 449                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 450                         break;
 451                 case 64:
 452                         /* nop */
 453                         break;
 454                 }
 455                 break;
 456         /* dst = imm */
 457         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 458         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 459                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 460                 break;
 461         /* dst = dst OP imm */
 462         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 463         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 464                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 465                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 466                 break;
 467         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 468         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 469                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 470                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 471                 break;
 472         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 473         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 474                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 475                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 476                 break;
 477         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 478         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 479                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 480                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 481                 break;
 482         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 483         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 484                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 485                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 486                 break;
 487         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 488         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 489                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 490                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 491                 break;
 492         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 493         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 494                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 495                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 496                 break;
 497         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 498         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 499                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 500                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 501                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 502                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 503                 break;
 504         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 505         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 506                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 507                 break;
 508         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 509         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 510                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 511                 break;
 512         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 513         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 514                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 515                 break;
 516
 517         /* JUMP off */
 518         case BPF_JMP | BPF_JA:
 519                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 520                 check_imm26(jmp_offset);
 521                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 522                 break;
 523         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 524         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 525         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 526         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 527         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 528         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 529         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 530                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 531 emit_cond_jmp:
 532                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 533                 check_imm19(jmp_offset);
 534                 switch (BPF_OP(code)) {
 535                 case BPF_JEQ:
 536                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 537                         break;
 538                 case BPF_JGT:
 539                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 540                         break;
 541                 case BPF_JGE:
 542                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 543                         break;
 544                 case BPF_JSET:
 545                 case BPF_JNE:
 546                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 547                         break;
 548                 case BPF_JSGT:
 549                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 550                         break;
 551                 case BPF_JSGE:
 552                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 553                         break;
 554                 default:
 555                         return -EFAULT;
 556                 }
 557                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 558                 break;
 559         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 560                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 561                 goto emit_cond_jmp;
 562         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 563         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 564         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 565         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 566         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 567         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 568         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 569                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 570                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 571                 goto emit_cond_jmp;
 572         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 573                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 574                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 575                 goto emit_cond_jmp;
 576         /* function call */
 577         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 578         {
 579                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 580                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 581
 582                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 583                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 584                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 585                 break;
 586         }
 587         /* tail call */
 588         case BPF_JMP | BPF_CALL | BPF_X:
 589                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
 590                         return -EFAULT;
 591                 break;
 592         /* function return */
 593         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 594                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 595                    simply fallthrough to epilogue. */
 596                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 597                         break;
 598                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 599                 check_imm26(jmp_offset);
 600                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 601                 break;
 602
 603         /* dst = imm64 */
 604         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 605         {
 606                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 607                 u64 imm64;
 608
 609                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 610                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 611
 612                 return 1;
 613         }
 614
 615         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 616         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 617         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 618         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 619         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 620                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 621                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 622                 case BPF_W:
 623                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 624                         break;
 625                 case BPF_H:
 626                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 627                         break;
 628                 case BPF_B:
 629                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 630                         break;
 631                 case BPF_DW:
 632                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 633                         break;
 634                 }
 635                 break;
 636
 637         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 638         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 639         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 640         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 641         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 642                 /* Load imm to a register then store it */
 643                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 644                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 645                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 646                 case BPF_W:
 647                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 648                         break;
 649                 case BPF_H:
 650                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 651                         break;
 652                 case BPF_B:
 653                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 654                         break;
 655                 case BPF_DW:
 656                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 657                         break;
 658                 }
 659                 break;
 660
 661         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 662         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 663         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 664         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 665         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 666                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 667                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 668                 case BPF_W:
 669                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 670                         break;
 671                 case BPF_H:
 672                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 673                         break;
 674                 case BPF_B:
 675                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 676                         break;
 677                 case BPF_DW:
 678                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 679                         break;
 680                 }
 681                 break;
 682         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 683         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 684         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 685         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 686                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 687                 emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
 688                 emit(A64_PRFM(tmp, PST, L1, STRM), ctx);
 689                 emit(A64_LDXR(isdw, tmp2, tmp), ctx);
 690                 emit(A64_ADD(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
 691                 emit(A64_STXR(isdw, tmp2, tmp, tmp2), ctx);
 692                 jmp_offset = -3;
 693                 check_imm19(jmp_offset);
 694                 emit(A64_CBNZ(0, tmp2, jmp_offset), ctx);
 695                 break;
 696
 697         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 698         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 699         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 700         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 701         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 702         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 703         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 704         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 705         {
 706                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 707                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 708                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 709                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 710                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 711                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 712                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 713                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 714                 int size;
 715
 716                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 717                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 718                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 719                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 720                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 721                 case BPF_W:
 722                         size = 4;
 723                         break;
 724                 case BPF_H:
 725                         size = 2;
 726                         break;
 727                 case BPF_B:
 728                         size = 1;
 729                         break;
 730                 default:
 731                         return -EINVAL;
 732                 }
 733                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 734                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, STACK_SIZE), ctx);
 735                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 736                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 737                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 738
 739                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 740                 check_imm19(jmp_offset);
 741                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 742                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 743                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 744                 case BPF_W:
 745                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 746 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 747                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 748 #endif
 749                         break;
 750                 case BPF_H:
 751                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 752 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 753                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 754 #endif
 755                         break;
 756                 case BPF_B:
 757                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 758                         break;
 759                 }
 760                 break;
 761         }
 762         default:
 763                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 764                 return -EINVAL;
 765         }
 766
 767         return 0;
 768 }
 769
 770 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 771 {
 772         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 773         int i;
 774
 775         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 776                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 777                 int ret;
 778
 779                 ret = build_insn(insn, ctx);
 780                 if (ret > 0) {
 781                         i++;
 782                         if (ctx->image == NULL)
 783                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
 784                         continue;
 785                 }
 786                 if (ctx->image == NULL)
 787                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 788                 if (ret)
 789                         return ret;
 790         }
 791
 792         return 0;
 793 }
 794
 795 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 796 {
 797         int i;
 798
 799         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 800                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 801
 802                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 803                         return -1;
 804         }
 805
 806         return 0;
 807 }
 808
 809 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 810 {
 811         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 812 }
 813
 814 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 815 {
 816         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 817         struct bpf_binary_header *header;
 818         bool tmp_blinded = false;
 819         struct jit_ctx ctx;
 820         int image_size;
 821         u8 *image_ptr;
 822
 823         if (!bpf_jit_enable)
 824                 return orig_prog;
 825
 826         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 827         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 828          * we must fall back to the interpreter.
 829          */
 830         if (IS_ERR(tmp))
 831                 return orig_prog;
 832         if (tmp != prog) {
 833                 tmp_blinded = true;
 834                 prog = tmp;
 835         }
 836
 837         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 838         ctx.prog = prog;
 839
 840         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 841         if (ctx.offset == NULL) {
 842                 prog = orig_prog;
 843                 goto out;
 844         }
 845
 846         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 847
 848         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 849         if (build_body(&ctx)) {
 850                 prog = orig_prog;
 851                 goto out_off;
 852         }
 853
 854         if (build_prologue(&ctx)) {
 855                 prog = orig_prog;
 856                 goto out_off;
 857         }
 858
 859         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 860         build_epilogue(&ctx);
 861
 862         /* Now we know the actual image size. */
 863         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 864         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 865                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 866         if (header == NULL) {
 867                 prog = orig_prog;
 868                 goto out_off;
 869         }
 870
 871         /* 2. Now, the actual pass. */
 872
 873         ctx.image = (u32 *)image_ptr;
 874         ctx.idx = 0;
 875
 876         build_prologue(&ctx);
 877
 878         if (build_body(&ctx)) {
 879                 bpf_jit_binary_free(header);
 880                 prog = orig_prog;
 881                 goto out_off;
 882         }
 883
 884         build_epilogue(&ctx);
 885
 886         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 887         if (validate_code(&ctx)) {
 888                 bpf_jit_binary_free(header);
 889                 prog = orig_prog;
 890                 goto out_off;
 891         }
 892
 893         /* And we're done. */
 894         if (bpf_jit_enable > 1)
 895                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 896
 897         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 898
 899         bpf_jit_binary_lock_ro(header);
 900         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 901         prog->jited = 1;
 902
 903 out_off:
 904         kfree(ctx.offset);
 905 out:
 906         if (tmp_blinded)
 907                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 908                                            tmp : orig_prog);
 909         return prog;
 910 }