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 #define TMP_REG_3 (MAX_BPF_JIT_REG + 3)
  40
  41 /* Map BPF registers to A64 registers */
  42 static const int bpf2a64[] = {
  43         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  44         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  45         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  46         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  47         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  48         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  49         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  50         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  51         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  52         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  53         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  54         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  55         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  56         /* read-only frame pointer to access stack */
  57         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  58         /* temporary registers for internal BPF JIT */
  59         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
  60         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
  61         [TMP_REG_3] = A64_R(12),
  62         /* tail_call_cnt */
  63         [TCALL_CNT] = A64_R(26),
  64         /* temporary register for blinding constants */
  65         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
  66 };
  67
  68 struct jit_ctx {
  69         const struct bpf_prog *prog;
  70         int idx;
  71         int epilogue_offset;
  72         int *offset;
  73         u32 *image;
  74 };
  75
  76 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  77 {
  78         if (ctx->image != NULL)
  79                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  80
  81         ctx->idx++;
  82 }
  83
  84 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  85                                     struct jit_ctx *ctx)
  86 {
  87         u64 tmp = val;
  88         int shift = 0;
  89
  90         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  91         tmp >>= 16;
  92         shift += 16;
  93         while (tmp) {
  94                 if (tmp & 0xffff)
  95                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  96                 tmp >>= 16;
  97                 shift += 16;
  98         }
  99 }
 100
 101 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
 102                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
 103 {
 104         u16 hi = val >> 16;
 105         u16 lo = val & 0xffff;
 106
 107         if (hi & 0x8000) {
 108                 if (hi == 0xffff) {
 109                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 110                 } else {
 111                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 112                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 113                 }
 114         } else {
 115                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 116                 if (hi)
 117                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 118         }
 119 }
 120
 121 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 122                                  const struct jit_ctx *ctx)
 123 {
 124         int to = ctx->offset[bpf_to];
 125         /* -1 to account for the Branch instruction */
 126         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 127
 128         return to - from;
 129 }
 130
 131 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 132 {
 133         u32 *ptr;
 134         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 135         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 136                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 137 }
 138
 139 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 140 {
 141         int to = ctx->epilogue_offset;
 142         int from = ctx->idx;
 143
 144         return to - from;
 145 }
 146
 147 /* Stack must be multiples of 16B */
 148 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 149
 150 #define _STACK_SIZE \
 151         (MAX_BPF_STACK \
 152          + 4 /* extra for skb_copy_bits buffer */)
 153
 154 #define STACK_SIZE STACK_ALIGN(_STACK_SIZE)
 155
 156 #define PROLOGUE_OFFSET 8
 157
 158 static int build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 159 {
 160         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 161         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 162         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 163         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 164         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 165         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 166         const int idx0 = ctx->idx;
 167         int cur_offset;
 168
 169         /*
 170          * BPF prog stack layout
 171          *
 172          *                         high
 173          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 174          *                        |FP/LR|
 175          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 176          *                        | ... | callee saved registers
 177          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
 178          *                        |     |
 179          *                        | ... | BPF prog stack
 180          *                        |     |
 181          *                        +-----+ <= (BPF_FP - MAX_BPF_STACK)
 182          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 183          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - STACK_SIZE)
 184          *                        |     |
 185          *                        | ... | Function call stack
 186          *                        |     |
 187          *                        +-----+
 188          *                          low
 189          *
 190          */
 191
 192         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 193         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 194         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 195
 196         /* Save callee-saved registers */
 197         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 198         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 199         emit(A64_PUSH(fp, tcc, A64_SP), ctx);
 200
 201         /* Set up BPF prog stack base register */
 202         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 203
 204         /* Initialize tail_call_cnt */
 205         emit(A64_MOVZ(1, tcc, 0, 0), ctx);
 206
 207         /* Set up function call stack */
 208         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 209
 210         cur_offset = ctx->idx - idx0;
 211         if (cur_offset != PROLOGUE_OFFSET) {
 212                 pr_err_once("PROLOGUE_OFFSET = %d, expected %d!\n",
 213                             cur_offset, PROLOGUE_OFFSET);
 214                 return -1;
 215         }
 216         return 0;
 217 }
 218
 219 static int out_offset = -1; /* initialized on the first pass of build_body() */
 220 static int emit_bpf_tail_call(struct jit_ctx *ctx)
 221 {
 222         /* bpf_tail_call(void *prog_ctx, struct bpf_array *array, u64 index) */
 223         const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2];
 224         const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3];
 225
 226         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 227         const u8 prg = bpf2a64[TMP_REG_2];
 228         const u8 tcc = bpf2a64[TCALL_CNT];
 229         const int idx0 = ctx->idx;
 230 #define cur_offset (ctx->idx - idx0)
 231 #define jmp_offset (out_offset - (cur_offset))
 232         size_t off;
 233
 234         /* if (index >= array->map.max_entries)
 235          *     goto out;
 236          */
 237         off = offsetof(struct bpf_array, map.max_entries);
 238         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 239         emit(A64_LDR32(tmp, r2, tmp), ctx);
 240         emit(A64_CMP(0, r3, tmp), ctx);
 241         emit(A64_B_(A64_COND_GE, jmp_offset), ctx);
 242
 243         /* if (tail_call_cnt > MAX_TAIL_CALL_CNT)
 244          *     goto out;
 245          * tail_call_cnt++;
 246          */
 247         emit_a64_mov_i64(tmp, MAX_TAIL_CALL_CNT, ctx);
 248         emit(A64_CMP(1, tcc, tmp), ctx);
 249         emit(A64_B_(A64_COND_GT, jmp_offset), ctx);
 250         emit(A64_ADD_I(1, tcc, tcc, 1), ctx);
 251
 252         /* prog = array->ptrs[index];
 253          * if (prog == NULL)
 254          *     goto out;
 255          */
 256         off = offsetof(struct bpf_array, ptrs);
 257         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 258         emit(A64_ADD(1, tmp, r2, tmp), ctx);
 259         emit(A64_LSL(1, prg, r3, 3), ctx);
 260         emit(A64_LDR64(prg, tmp, prg), ctx);
 261         emit(A64_CBZ(1, prg, jmp_offset), ctx);
 262
 263         /* goto *(prog->bpf_func + prologue_size); */
 264         off = offsetof(struct bpf_prog, bpf_func);
 265         emit_a64_mov_i64(tmp, off, ctx);
 266         emit(A64_LDR64(tmp, prg, tmp), ctx);
 267         emit(A64_ADD_I(1, tmp, tmp, sizeof(u32) * PROLOGUE_OFFSET), ctx);
 268         emit(A64_BR(tmp), ctx);
 269
 270         /* out: */
 271         if (out_offset == -1)
 272                 out_offset = cur_offset;
 273         if (cur_offset != out_offset) {
 274                 pr_err_once("tail_call out_offset = %d, expected %d!\n",
 275                             cur_offset, out_offset);
 276                 return -1;
 277         }
 278         return 0;
 279 #undef cur_offset
 280 #undef jmp_offset
 281 }
 282
 283 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 284 {
 285         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 286         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 287         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 288         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 289         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 290         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 291
 292         /* We're done with BPF stack */
 293         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 294
 295         /* Restore fs (x25) and x26 */
 296         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 297
 298         /* Restore callee-saved register */
 299         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 300         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 301
 302         /* Restore FP/LR registers */
 303         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 304
 305         /* Set return value */
 306         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 307
 308         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 309 }
 310
 311 /* JITs an eBPF instruction.
 312  * Returns:
 313  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 314  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 315  * <0 - failed to JIT.
 316  */
 317 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 318 {
 319         const u8 code = insn->code;
 320         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 321         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 322         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 323         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 324         const u8 tmp3 = bpf2a64[TMP_REG_3];
 325         const s16 off = insn->off;
 326         const s32 imm = insn->imm;
 327         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 328         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 329         const bool isdw = BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
 330         u8 jmp_cond;
 331         s32 jmp_offset;
 332
 333 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 334         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 335             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 336                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 337                         i, imm, imm);                           \
 338                 return -EINVAL;                                 \
 339         }                                                       \
 340 } while (0)
 341 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 342 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 343
 344         switch (code) {
 345         /* dst = src */
 346         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 347         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 348                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 349                 break;
 350         /* dst = dst OP src */
 351         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 352         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 353                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 354                 break;
 355         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 356         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 357                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 358                 break;
 359         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 360         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 361                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 362                 break;
 363         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 364         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 365                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 366                 break;
 367         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 368         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 369                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 370                 break;
 371         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 372         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 373                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 374                 break;
 375         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 376         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 377         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 378         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 379         {
 380                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 381
 382                 /* if (src == 0) return 0 */
 383                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 384                 check_imm19(jmp_offset);
 385                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 386                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 387                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 388                 check_imm26(jmp_offset);
 389                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 390                 /* else */
 391                 switch (BPF_OP(code)) {
 392                 case BPF_DIV:
 393                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 394                         break;
 395                 case BPF_MOD:
 396                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 397                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 398                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 399                         break;
 400                 }
 401                 break;
 402         }
 403         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 404         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 405                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 406                 break;
 407         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 408         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 409                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 410                 break;
 411         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 412         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 413                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 414                 break;
 415         /* dst = -dst */
 416         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 417         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 418                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 419                 break;
 420         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 421         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 422         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 423 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 424                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 425                         goto emit_bswap_uxt;
 426 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 427                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 428                         goto emit_bswap_uxt;
 429 #endif
 430                 switch (imm) {
 431                 case 16:
 432                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 433                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 434                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 435                         break;
 436                 case 32:
 437                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 438                         /* upper 32 bits already cleared */
 439                         break;
 440                 case 64:
 441                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 442                         break;
 443                 }
 444                 break;
 445 emit_bswap_uxt:
 446                 switch (imm) {
 447                 case 16:
 448                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 449                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 450                         break;
 451                 case 32:
 452                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 453                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 454                         break;
 455                 case 64:
 456                         /* nop */
 457                         break;
 458                 }
 459                 break;
 460         /* dst = imm */
 461         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 462         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 463                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 464                 break;
 465         /* dst = dst OP imm */
 466         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 467         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 468                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 469                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 470                 break;
 471         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 472         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 473                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 474                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 475                 break;
 476         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 477         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 478                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 479                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 480                 break;
 481         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 482         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 483                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 484                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 485                 break;
 486         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 487         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 488                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 489                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 490                 break;
 491         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 492         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 493                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 494                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 495                 break;
 496         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 497         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 498                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 499                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 500                 break;
 501         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 502         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 503                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 504                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 505                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 506                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 507                 break;
 508         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 509         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 510                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 511                 break;
 512         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 513         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 514                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 515                 break;
 516         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 517         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 518                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 519                 break;
 520
 521         /* JUMP off */
 522         case BPF_JMP | BPF_JA:
 523                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 524                 check_imm26(jmp_offset);
 525                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 526                 break;
 527         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 528         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 529         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 530         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 531         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 532         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 533         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 534                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 535 emit_cond_jmp:
 536                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 537                 check_imm19(jmp_offset);
 538                 switch (BPF_OP(code)) {
 539                 case BPF_JEQ:
 540                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 541                         break;
 542                 case BPF_JGT:
 543                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 544                         break;
 545                 case BPF_JGE:
 546                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 547                         break;
 548                 case BPF_JSET:
 549                 case BPF_JNE:
 550                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 551                         break;
 552                 case BPF_JSGT:
 553                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 554                         break;
 555                 case BPF_JSGE:
 556                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 557                         break;
 558                 default:
 559                         return -EFAULT;
 560                 }
 561                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 562                 break;
 563         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 564                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 565                 goto emit_cond_jmp;
 566         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 567         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 568         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 569         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 570         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 571         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 572         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 573                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 574                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 575                 goto emit_cond_jmp;
 576         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 577                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 578                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 579                 goto emit_cond_jmp;
 580         /* function call */
 581         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 582         {
 583                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 584                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 585
 586                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 587                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 588                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 589                 break;
 590         }
 591         /* tail call */
 592         case BPF_JMP | BPF_CALL | BPF_X:
 593                 if (emit_bpf_tail_call(ctx))
 594                         return -EFAULT;
 595                 break;
 596         /* function return */
 597         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 598                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 599                    simply fallthrough to epilogue. */
 600                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 601                         break;
 602                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 603                 check_imm26(jmp_offset);
 604                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 605                 break;
 606
 607         /* dst = imm64 */
 608         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 609         {
 610                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 611                 u64 imm64;
 612
 613                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 614                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 615
 616                 return 1;
 617         }
 618
 619         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 620         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 621         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 622         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 623         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 624                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 625                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 626                 case BPF_W:
 627                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 628                         break;
 629                 case BPF_H:
 630                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 631                         break;
 632                 case BPF_B:
 633                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 634                         break;
 635                 case BPF_DW:
 636                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 637                         break;
 638                 }
 639                 break;
 640
 641         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 642         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 643         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 644         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 645         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 646                 /* Load imm to a register then store it */
 647                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 648                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 649                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 650                 case BPF_W:
 651                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 652                         break;
 653                 case BPF_H:
 654                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 655                         break;
 656                 case BPF_B:
 657                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 658                         break;
 659                 case BPF_DW:
 660                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 661                         break;
 662                 }
 663                 break;
 664
 665         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 666         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 667         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 668         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 669         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 670                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 671                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 672                 case BPF_W:
 673                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 674                         break;
 675                 case BPF_H:
 676                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 677                         break;
 678                 case BPF_B:
 679                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 680                         break;
 681                 case BPF_DW:
 682                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 683                         break;
 684                 }
 685                 break;
 686         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 687         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 688         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 689         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 690                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 691                 emit(A64_ADD(1, tmp, tmp, dst), ctx);
 692                 emit(A64_PRFM(tmp, PST, L1, STRM), ctx);
 693                 emit(A64_LDXR(isdw, tmp2, tmp), ctx);
 694                 emit(A64_ADD(isdw, tmp2, tmp2, src), ctx);
 695                 emit(A64_STXR(isdw, tmp2, tmp, tmp3), ctx);
 696                 jmp_offset = -3;
 697                 check_imm19(jmp_offset);
 698                 emit(A64_CBNZ(0, tmp3, jmp_offset), ctx);
 699                 break;
 700
 701         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 702         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 703         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 704         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 705         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 706         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 707         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 708         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 709         {
 710                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 711                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 712                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 713                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 714                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 715                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 716                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 717                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 718                 int size;
 719
 720                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 721                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 722                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 723                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 724                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 725                 case BPF_W:
 726                         size = 4;
 727                         break;
 728                 case BPF_H:
 729                         size = 2;
 730                         break;
 731                 case BPF_B:
 732                         size = 1;
 733                         break;
 734                 default:
 735                         return -EINVAL;
 736                 }
 737                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 738                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, STACK_SIZE), ctx);
 739                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 740                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 741                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 742
 743                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 744                 check_imm19(jmp_offset);
 745                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 746                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 747                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 748                 case BPF_W:
 749                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 750 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 751                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 752 #endif
 753                         break;
 754                 case BPF_H:
 755                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 756 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 757                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 758 #endif
 759                         break;
 760                 case BPF_B:
 761                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 762                         break;
 763                 }
 764                 break;
 765         }
 766         default:
 767                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 768                 return -EINVAL;
 769         }
 770
 771         return 0;
 772 }
 773
 774 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 775 {
 776         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 777         int i;
 778
 779         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 780                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 781                 int ret;
 782
 783                 ret = build_insn(insn, ctx);
 784                 if (ret > 0) {
 785                         i++;
 786                         if (ctx->image == NULL)
 787                                 ctx->offset[i] = ctx->idx;
 788                         continue;
 789                 }
 790                 if (ctx->image == NULL)
 791                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 792                 if (ret)
 793                         return ret;
 794         }
 795
 796         return 0;
 797 }
 798
 799 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 800 {
 801         int i;
 802
 803         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 804                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 805
 806                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 807                         return -1;
 808         }
 809
 810         return 0;
 811 }
 812
 813 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 814 {
 815         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 816 }
 817
 818 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 819 {
 820         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 821         struct bpf_binary_header *header;
 822         bool tmp_blinded = false;
 823         struct jit_ctx ctx;
 824         int image_size;
 825         u8 *image_ptr;
 826
 827         if (!bpf_jit_enable)
 828                 return orig_prog;
 829
 830         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 831         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 832          * we must fall back to the interpreter.
 833          */
 834         if (IS_ERR(tmp))
 835                 return orig_prog;
 836         if (tmp != prog) {
 837                 tmp_blinded = true;
 838                 prog = tmp;
 839         }
 840
 841         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 842         ctx.prog = prog;
 843
 844         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 845         if (ctx.offset == NULL) {
 846                 prog = orig_prog;
 847                 goto out;
 848         }
 849
 850         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 851
 852         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 853         if (build_body(&ctx)) {
 854                 prog = orig_prog;
 855                 goto out_off;
 856         }
 857
 858         if (build_prologue(&ctx)) {
 859                 prog = orig_prog;
 860                 goto out_off;
 861         }
 862
 863         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 864         build_epilogue(&ctx);
 865
 866         /* Now we know the actual image size. */
 867         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 868         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 869                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 870         if (header == NULL) {
 871                 prog = orig_prog;
 872                 goto out_off;
 873         }
 874
 875         /* 2. Now, the actual pass. */
 876
 877         ctx.image = (u32 *)image_ptr;
 878         ctx.idx = 0;
 879
 880         build_prologue(&ctx);
 881
 882         if (build_body(&ctx)) {
 883                 bpf_jit_binary_free(header);
 884                 prog = orig_prog;
 885                 goto out_off;
 886         }
 887
 888         build_epilogue(&ctx);
 889
 890         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 891         if (validate_code(&ctx)) {
 892                 bpf_jit_binary_free(header);
 893                 prog = orig_prog;
 894                 goto out_off;
 895         }
 896
 897         /* And we're done. */
 898         if (bpf_jit_enable > 1)
 899                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 900
 901         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 902
 903         bpf_jit_binary_lock_ro(header);
 904         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 905         prog->jited = 1;
 906
 907 out_off:
 908         kfree(ctx.offset);
 909 out:
 910         if (tmp_blinded)
 911                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 912                                            tmp : orig_prog);
 913         return prog;
 914 }