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/filter.h>
  22 #include <linux/printk.h>
  23 #include <linux/skbuff.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25
  26 #include <asm/byteorder.h>
  27 #include <asm/cacheflush.h>
  28 #include <asm/debug-monitors.h>
  29
  30 #include "bpf_jit.h"
  31
  32 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  33
  34 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_JIT_REG + 0)
  35 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_JIT_REG + 1)
  36
  37 /* Map BPF registers to A64 registers */
  38 static const int bpf2a64[] = {
  39         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  40         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  41         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  42         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  43         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  44         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  45         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  46         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  47         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  48         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  49         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  50         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  51         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  52         /* read-only frame pointer to access stack */
  53         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  54         /* temporary registers for internal BPF JIT */
  55         [TMP_REG_1] = A64_R(10),
  56         [TMP_REG_2] = A64_R(11),
  57         /* temporary register for blinding constants */
  58         [BPF_REG_AX] = A64_R(9),
  59 };
  60
  61 struct jit_ctx {
  62         const struct bpf_prog *prog;
  63         int idx;
  64         int epilogue_offset;
  65         int *offset;
  66         u32 *image;
  67 };
  68
  69 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  70 {
  71         if (ctx->image != NULL)
  72                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  73
  74         ctx->idx++;
  75 }
  76
  77 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  78                                     struct jit_ctx *ctx)
  79 {
  80         u64 tmp = val;
  81         int shift = 0;
  82
  83         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  84         tmp >>= 16;
  85         shift += 16;
  86         while (tmp) {
  87                 if (tmp & 0xffff)
  88                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  89                 tmp >>= 16;
  90                 shift += 16;
  91         }
  92 }
  93
  94 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
  95                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
  96 {
  97         u16 hi = val >> 16;
  98         u16 lo = val & 0xffff;
  99
 100         if (hi & 0x8000) {
 101                 if (hi == 0xffff) {
 102                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 103                 } else {
 104                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 105                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 106                 }
 107         } else {
 108                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 109                 if (hi)
 110                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 111         }
 112 }
 113
 114 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 115                                  const struct jit_ctx *ctx)
 116 {
 117         int to = ctx->offset[bpf_to];
 118         /* -1 to account for the Branch instruction */
 119         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 120
 121         return to - from;
 122 }
 123
 124 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 125 {
 126         u32 *ptr;
 127         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 128         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 129                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 130 }
 131
 132 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 133 {
 134         int to = ctx->epilogue_offset;
 135         int from = ctx->idx;
 136
 137         return to - from;
 138 }
 139
 140 /* Stack must be multiples of 16B */
 141 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 142
 143 #define _STACK_SIZE \
 144         (MAX_BPF_STACK \
 145          + 4 /* extra for skb_copy_bits buffer */)
 146
 147 #define STACK_SIZE STACK_ALIGN(_STACK_SIZE)
 148
 149 static void build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 150 {
 151         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 152         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 153         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 154         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 155         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 156
 157         /*
 158          * BPF prog stack layout
 159          *
 160          *                         high
 161          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 162          *                        |FP/LR|
 163          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 164          *                        | ... | callee saved registers
 165          *                        +-----+
 166          *                        |     | x25/x26
 167          * BPF fp register => -64:+-----+ <= (BPF_FP)
 168          *                        |     |
 169          *                        | ... | BPF prog stack
 170          *                        |     |
 171          *                        +-----+ <= (BPF_FP - MAX_BPF_STACK)
 172          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 173          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - STACK_SIZE)
 174          *                        |     |
 175          *                        | ... | Function call stack
 176          *                        |     |
 177          *                        +-----+
 178          *                          low
 179          *
 180          */
 181
 182         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 183         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 184         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 185
 186         /* Save callee-saved register */
 187         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 188         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 189
 190         /* Save fp (x25) and x26. SP requires 16 bytes alignment */
 191         emit(A64_PUSH(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 192
 193         /* Set up BPF prog stack base register (x25) */
 194         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 195
 196         /* Set up function call stack */
 197         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 198 }
 199
 200 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 201 {
 202         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 203         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 204         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 205         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 206         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 207         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 208
 209         /* We're done with BPF stack */
 210         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 211
 212         /* Restore fs (x25) and x26 */
 213         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 214
 215         /* Restore callee-saved register */
 216         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 217         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 218
 219         /* Restore FP/LR registers */
 220         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 221
 222         /* Set return value */
 223         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 224
 225         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 226 }
 227
 228 /* JITs an eBPF instruction.
 229  * Returns:
 230  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 231  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 232  * <0 - failed to JIT.
 233  */
 234 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 235 {
 236         const u8 code = insn->code;
 237         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 238         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 239         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 240         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 241         const s16 off = insn->off;
 242         const s32 imm = insn->imm;
 243         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 244         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 245         u8 jmp_cond;
 246         s32 jmp_offset;
 247
 248 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 249         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 250             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 251                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 252                         i, imm, imm);                           \
 253                 return -EINVAL;                                 \
 254         }                                                       \
 255 } while (0)
 256 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 257 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 258
 259         switch (code) {
 260         /* dst = src */
 261         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 262         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 263                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 264                 break;
 265         /* dst = dst OP src */
 266         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 267         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 268                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 269                 break;
 270         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 271         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 272                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 273                 break;
 274         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 275         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 276                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 277                 break;
 278         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 279         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 280                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 281                 break;
 282         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 283         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 284                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 285                 break;
 286         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 287         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 288                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 289                 break;
 290         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 291         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 292         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 293         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 294         {
 295                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 296
 297                 /* if (src == 0) return 0 */
 298                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 299                 check_imm19(jmp_offset);
 300                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 301                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 302                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 303                 check_imm26(jmp_offset);
 304                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 305                 /* else */
 306                 switch (BPF_OP(code)) {
 307                 case BPF_DIV:
 308                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 309                         break;
 310                 case BPF_MOD:
 311                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 312                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 313                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 314                         break;
 315                 }
 316                 break;
 317         }
 318         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 319         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 320                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 321                 break;
 322         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 323         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 324                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 325                 break;
 326         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 327         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 328                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 329                 break;
 330         /* dst = -dst */
 331         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 332         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 333                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 334                 break;
 335         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 336         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 337         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 338 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 339                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 340                         goto emit_bswap_uxt;
 341 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 342                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 343                         goto emit_bswap_uxt;
 344 #endif
 345                 switch (imm) {
 346                 case 16:
 347                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 348                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 349                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 350                         break;
 351                 case 32:
 352                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 353                         /* upper 32 bits already cleared */
 354                         break;
 355                 case 64:
 356                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 357                         break;
 358                 }
 359                 break;
 360 emit_bswap_uxt:
 361                 switch (imm) {
 362                 case 16:
 363                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 364                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 365                         break;
 366                 case 32:
 367                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 368                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 369                         break;
 370                 case 64:
 371                         /* nop */
 372                         break;
 373                 }
 374                 break;
 375         /* dst = imm */
 376         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 377         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 378                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 379                 break;
 380         /* dst = dst OP imm */
 381         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 382         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 383                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 384                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 385                 break;
 386         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 387         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 388                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 389                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 390                 break;
 391         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 392         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 393                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 394                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 395                 break;
 396         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 397         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 398                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 399                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 400                 break;
 401         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 402         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 403                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 404                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 405                 break;
 406         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 407         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 408                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 409                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 410                 break;
 411         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 412         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 413                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 414                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 415                 break;
 416         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 417         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 418                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 419                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 420                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 421                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 422                 break;
 423         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 424         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 425                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 426                 break;
 427         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 428         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 429                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 430                 break;
 431         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 432         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 433                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 434                 break;
 435
 436         /* JUMP off */
 437         case BPF_JMP | BPF_JA:
 438                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 439                 check_imm26(jmp_offset);
 440                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 441                 break;
 442         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 443         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 444         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 445         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 446         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 447         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 448         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 449                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 450 emit_cond_jmp:
 451                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 452                 check_imm19(jmp_offset);
 453                 switch (BPF_OP(code)) {
 454                 case BPF_JEQ:
 455                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 456                         break;
 457                 case BPF_JGT:
 458                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 459                         break;
 460                 case BPF_JGE:
 461                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 462                         break;
 463                 case BPF_JSET:
 464                 case BPF_JNE:
 465                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 466                         break;
 467                 case BPF_JSGT:
 468                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 469                         break;
 470                 case BPF_JSGE:
 471                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 472                         break;
 473                 default:
 474                         return -EFAULT;
 475                 }
 476                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 477                 break;
 478         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 479                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 480                 goto emit_cond_jmp;
 481         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 482         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 483         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 484         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 485         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 486         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 487         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 488                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 489                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 490                 goto emit_cond_jmp;
 491         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 492                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 493                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 494                 goto emit_cond_jmp;
 495         /* function call */
 496         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 497         {
 498                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 499                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 500
 501                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 502                 emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 503                 emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 504                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 505                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 506                 emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 507                 break;
 508         }
 509         /* function return */
 510         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 511                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 512                    simply fallthrough to epilogue. */
 513                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 514                         break;
 515                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 516                 check_imm26(jmp_offset);
 517                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 518                 break;
 519
 520         /* dst = imm64 */
 521         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 522         {
 523                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 524                 u64 imm64;
 525
 526                 if (insn1.code != 0 || insn1.src_reg != 0 ||
 527                     insn1.dst_reg != 0 || insn1.off != 0) {
 528                         /* Note: verifier in BPF core must catch invalid
 529                          * instructions.
 530                          */
 531                         pr_err_once("Invalid BPF_LD_IMM64 instruction\n");
 532                         return -EINVAL;
 533                 }
 534
 535                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 536                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 537
 538                 return 1;
 539         }
 540
 541         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 542         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 543         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 544         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 545         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 546                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 547                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 548                 case BPF_W:
 549                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 550                         break;
 551                 case BPF_H:
 552                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 553                         break;
 554                 case BPF_B:
 555                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 556                         break;
 557                 case BPF_DW:
 558                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 559                         break;
 560                 }
 561                 break;
 562
 563         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 564         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 565         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 566         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 567         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 568                 /* Load imm to a register then store it */
 569                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 570                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 571                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 572                 case BPF_W:
 573                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 574                         break;
 575                 case BPF_H:
 576                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 577                         break;
 578                 case BPF_B:
 579                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 580                         break;
 581                 case BPF_DW:
 582                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 583                         break;
 584                 }
 585                 break;
 586
 587         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 588         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 589         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 590         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 591         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 592                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 593                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 594                 case BPF_W:
 595                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 596                         break;
 597                 case BPF_H:
 598                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 599                         break;
 600                 case BPF_B:
 601                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 602                         break;
 603                 case BPF_DW:
 604                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 605                         break;
 606                 }
 607                 break;
 608         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 609         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 610         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 611         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 612                 goto notyet;
 613
 614         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 615         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 616         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 617         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 618         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 619         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 620         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 621         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 622         {
 623                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 624                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 625                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 626                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 627                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 628                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 629                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 630                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 631                 int size;
 632
 633                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 634                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 635                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 636                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 637                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 638                 case BPF_W:
 639                         size = 4;
 640                         break;
 641                 case BPF_H:
 642                         size = 2;
 643                         break;
 644                 case BPF_B:
 645                         size = 1;
 646                         break;
 647                 default:
 648                         return -EINVAL;
 649                 }
 650                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 651                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, STACK_SIZE), ctx);
 652                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 653                 emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 654                 emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 655                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 656                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 657                 emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 658
 659                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 660                 check_imm19(jmp_offset);
 661                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 662                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 663                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 664                 case BPF_W:
 665                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 666 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 667                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 668 #endif
 669                         break;
 670                 case BPF_H:
 671                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 672 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 673                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 674 #endif
 675                         break;
 676                 case BPF_B:
 677                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 678                         break;
 679                 }
 680                 break;
 681         }
 682 notyet:
 683                 pr_info_once("*** NOT YET: opcode %02x ***\n", code);
 684                 return -EFAULT;
 685
 686         default:
 687                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 688                 return -EINVAL;
 689         }
 690
 691         return 0;
 692 }
 693
 694 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 695 {
 696         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 697         int i;
 698
 699         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 700                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 701                 int ret;
 702
 703                 ret = build_insn(insn, ctx);
 704
 705                 if (ctx->image == NULL)
 706                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 707
 708                 if (ret > 0) {
 709                         i++;
 710                         continue;
 711                 }
 712                 if (ret)
 713                         return ret;
 714         }
 715
 716         return 0;
 717 }
 718
 719 static int validate_code(struct jit_ctx *ctx)
 720 {
 721         int i;
 722
 723         for (i = 0; i < ctx->idx; i++) {
 724                 u32 a64_insn = le32_to_cpu(ctx->image[i]);
 725
 726                 if (a64_insn == AARCH64_BREAK_FAULT)
 727                         return -1;
 728         }
 729
 730         return 0;
 731 }
 732
 733 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 734 {
 735         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 736 }
 737
 738 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 739 {
 740         /* Nothing to do here. We support Internal BPF. */
 741 }
 742
 743 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 744 {
 745         struct bpf_prog *tmp, *orig_prog = prog;
 746         struct bpf_binary_header *header;
 747         bool tmp_blinded = false;
 748         struct jit_ctx ctx;
 749         int image_size;
 750         u8 *image_ptr;
 751
 752         if (!bpf_jit_enable)
 753                 return orig_prog;
 754
 755         tmp = bpf_jit_blind_constants(prog);
 756         /* If blinding was requested and we failed during blinding,
 757          * we must fall back to the interpreter.
 758          */
 759         if (IS_ERR(tmp))
 760                 return orig_prog;
 761         if (tmp != prog) {
 762                 tmp_blinded = true;
 763                 prog = tmp;
 764         }
 765
 766         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 767         ctx.prog = prog;
 768
 769         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 770         if (ctx.offset == NULL) {
 771                 prog = orig_prog;
 772                 goto out;
 773         }
 774
 775         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 776
 777         /* Fake pass to fill in ctx->offset. */
 778         if (build_body(&ctx)) {
 779                 prog = orig_prog;
 780                 goto out_off;
 781         }
 782
 783         build_prologue(&ctx);
 784
 785         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 786         build_epilogue(&ctx);
 787
 788         /* Now we know the actual image size. */
 789         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 790         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 791                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 792         if (header == NULL) {
 793                 prog = orig_prog;
 794                 goto out_off;
 795         }
 796
 797         /* 2. Now, the actual pass. */
 798
 799         ctx.image = (u32 *)image_ptr;
 800         ctx.idx = 0;
 801
 802         build_prologue(&ctx);
 803
 804         if (build_body(&ctx)) {
 805                 bpf_jit_binary_free(header);
 806                 prog = orig_prog;
 807                 goto out_off;
 808         }
 809
 810         build_epilogue(&ctx);
 811
 812         /* 3. Extra pass to validate JITed code. */
 813         if (validate_code(&ctx)) {
 814                 bpf_jit_binary_free(header);
 815                 prog = orig_prog;
 816                 goto out_off;
 817         }
 818
 819         /* And we're done. */
 820         if (bpf_jit_enable > 1)
 821                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 822
 823         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 824
 825         set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
 826         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 827         prog->jited = 1;
 828
 829 out_off:
 830         kfree(ctx.offset);
 831 out:
 832         if (tmp_blinded)
 833                 bpf_jit_prog_release_other(prog, prog == orig_prog ?
 834                                            tmp : orig_prog);
 835         return prog;
 836 }
 837
 838 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *prog)
 839 {
 840         unsigned long addr = (unsigned long)prog->bpf_func & PAGE_MASK;
 841         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
 842
 843         if (!prog->jited)
 844                 goto free_filter;
 845
 846         set_memory_rw(addr, header->pages);
 847         bpf_jit_binary_free(header);
 848
 849 free_filter:
 850         bpf_prog_unlock_free(prog);
 851 }