arch/s390/net/bpf_jit_comp.c

   1 /*
   2  * BPF Jit compiler for s390.
   3  *
   4  * Minimum build requirements:
   5  *
   6  *  - HAVE_MARCH_Z196_FEATURES: laal, laalg
   7  *  - HAVE_MARCH_Z10_FEATURES: msfi, cgrj, clgrj
   8  *  - HAVE_MARCH_Z9_109_FEATURES: alfi, llilf, clfi, oilf, nilf
   9  *  - PACK_STACK
  10  *  - 64BIT
  11  *
  12  * Copyright IBM Corp. 2012,2015
  13  *
  14  * Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
  15  *            Michael Holzheu <holzheu@linux.vnet.ibm.com>
  16  */
  17
  18 #define KMSG_COMPONENT "bpf_jit"
  19 #define pr_fmt(fmt) KMSG_COMPONENT ": " fmt
  20
  21 #include <linux/netdevice.h>
  22 #include <linux/filter.h>
  23 #include <linux/init.h>
  24 #include <linux/bpf.h>
  25 #include <asm/cacheflush.h>
  26 #include <asm/dis.h>
  27 #include "bpf_jit.h"
  28
  29 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  30
  31 struct bpf_jit {
  32         u32 seen;               /* Flags to remember seen eBPF instructions */
  33         u32 seen_reg[16];       /* Array to remember which registers are used */
  34         u32 *addrs;             /* Array with relative instruction addresses */
  35         u8 *prg_buf;            /* Start of program */
  36         int size;               /* Size of program and literal pool */
  37         int size_prg;           /* Size of program */
  38         int prg;                /* Current position in program */
  39         int lit_start;          /* Start of literal pool */
  40         int lit;                /* Current position in literal pool */
  41         int base_ip;            /* Base address for literal pool */
  42         int ret0_ip;            /* Address of return 0 */
  43         int exit_ip;            /* Address of exit */
  44         int tail_call_start;    /* Tail call start offset */
  45         int labels[1];          /* Labels for local jumps */
  46 };
  47
  48 #define BPF_SIZE_MAX    0x7ffff /* Max size for program (20 bit signed displ) */
  49
  50 #define SEEN_SKB        1       /* skb access */
  51 #define SEEN_MEM        2       /* use mem[] for temporary storage */
  52 #define SEEN_RET0       4       /* ret0_ip points to a valid return 0 */
  53 #define SEEN_LITERAL    8       /* code uses literals */
  54 #define SEEN_FUNC       16      /* calls C functions */
  55 #define SEEN_TAIL_CALL  32      /* code uses tail calls */
  56 #define SEEN_SKB_CHANGE 64      /* code changes skb data */
  57 #define SEEN_STACK      (SEEN_FUNC | SEEN_MEM | SEEN_SKB)
  58
  59 /*
  60  * s390 registers
  61  */
  62 #define REG_W0          (__MAX_BPF_REG+0)       /* Work register 1 (even) */
  63 #define REG_W1          (__MAX_BPF_REG+1)       /* Work register 2 (odd) */
  64 #define REG_SKB_DATA    (__MAX_BPF_REG+2)       /* SKB data register */
  65 #define REG_L           (__MAX_BPF_REG+3)       /* Literal pool register */
  66 #define REG_15          (__MAX_BPF_REG+4)       /* Register 15 */
  67 #define REG_0           REG_W0                  /* Register 0 */
  68 #define REG_1           REG_W1                  /* Register 1 */
  69 #define REG_2           BPF_REG_1               /* Register 2 */
  70 #define REG_14          BPF_REG_0               /* Register 14 */
  71
  72 /*
  73  * Mapping of BPF registers to s390 registers
  74  */
  75 static const int reg2hex[] = {
  76         /* Return code */
  77         [BPF_REG_0]     = 14,
  78         /* Function parameters */
  79         [BPF_REG_1]     = 2,
  80         [BPF_REG_2]     = 3,
  81         [BPF_REG_3]     = 4,
  82         [BPF_REG_4]     = 5,
  83         [BPF_REG_5]     = 6,
  84         /* Call saved registers */
  85         [BPF_REG_6]     = 7,
  86         [BPF_REG_7]     = 8,
  87         [BPF_REG_8]     = 9,
  88         [BPF_REG_9]     = 10,
  89         /* BPF stack pointer */
  90         [BPF_REG_FP]    = 13,
  91         /* SKB data pointer */
  92         [REG_SKB_DATA]  = 12,
  93         /* Work registers for s390x backend */
  94         [REG_W0]        = 0,
  95         [REG_W1]        = 1,
  96         [REG_L]         = 11,
  97         [REG_15]        = 15,
  98 };
  99
 100 static inline u32 reg(u32 dst_reg, u32 src_reg)
 101 {
 102         return reg2hex[dst_reg] << 4 | reg2hex[src_reg];
 103 }
 104
 105 static inline u32 reg_high(u32 reg)
 106 {
 107         return reg2hex[reg] << 4;
 108 }
 109
 110 static inline void reg_set_seen(struct bpf_jit *jit, u32 b1)
 111 {
 112         u32 r1 = reg2hex[b1];
 113
 114         if (!jit->seen_reg[r1] && r1 >= 6 && r1 <= 15)
 115                 jit->seen_reg[r1] = 1;
 116 }
 117
 118 #define REG_SET_SEEN(b1)                                        \
 119 ({                                                              \
 120         reg_set_seen(jit, b1);                                  \
 121 })
 122
 123 #define REG_SEEN(b1) jit->seen_reg[reg2hex[(b1)]]
 124
 125 /*
 126  * EMIT macros for code generation
 127  */
 128
 129 #define _EMIT2(op)                                              \
 130 ({                                                              \
 131         if (jit->prg_buf)                                       \
 132                 *(u16 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op;        \
 133         jit->prg += 2;                                          \
 134 })
 135
 136 #define EMIT2(op, b1, b2)                                       \
 137 ({                                                              \
 138         _EMIT2(op | reg(b1, b2));                               \
 139         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 140         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 141 })
 142
 143 #define _EMIT4(op)                                              \
 144 ({                                                              \
 145         if (jit->prg_buf)                                       \
 146                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op;        \
 147         jit->prg += 4;                                          \
 148 })
 149
 150 #define EMIT4(op, b1, b2)                                       \
 151 ({                                                              \
 152         _EMIT4(op | reg(b1, b2));                               \
 153         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 154         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 155 })
 156
 157 #define EMIT4_RRF(op, b1, b2, b3)                               \
 158 ({                                                              \
 159         _EMIT4(op | reg_high(b3) << 8 | reg(b1, b2));           \
 160         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 161         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 162         REG_SET_SEEN(b3);                                       \
 163 })
 164
 165 #define _EMIT4_DISP(op, disp)                                   \
 166 ({                                                              \
 167         unsigned int __disp = (disp) & 0xfff;                   \
 168         _EMIT4(op | __disp);                                    \
 169 })
 170
 171 #define EMIT4_DISP(op, b1, b2, disp)                            \
 172 ({                                                              \
 173         _EMIT4_DISP(op | reg_high(b1) << 16 |                   \
 174                     reg_high(b2) << 8, disp);                   \
 175         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 176         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 177 })
 178
 179 #define EMIT4_IMM(op, b1, imm)                                  \
 180 ({                                                              \
 181         unsigned int __imm = (imm) & 0xffff;                    \
 182         _EMIT4(op | reg_high(b1) << 16 | __imm);                \
 183         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 184 })
 185
 186 #define EMIT4_PCREL(op, pcrel)                                  \
 187 ({                                                              \
 188         long __pcrel = ((pcrel) >> 1) & 0xffff;                 \
 189         _EMIT4(op | __pcrel);                                   \
 190 })
 191
 192 #define _EMIT6(op1, op2)                                        \
 193 ({                                                              \
 194         if (jit->prg_buf) {                                     \
 195                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op1;       \
 196                 *(u16 *) (jit->prg_buf + jit->prg + 4) = op2;   \
 197         }                                                       \
 198         jit->prg += 6;                                          \
 199 })
 200
 201 #define _EMIT6_DISP(op1, op2, disp)                             \
 202 ({                                                              \
 203         unsigned int __disp = (disp) & 0xfff;                   \
 204         _EMIT6(op1 | __disp, op2);                              \
 205 })
 206
 207 #define _EMIT6_DISP_LH(op1, op2, disp)                          \
 208 ({                                                              \
 209         u32 _disp = (u32) disp;                                 \
 210         unsigned int __disp_h = _disp & 0xff000;                \
 211         unsigned int __disp_l = _disp & 0x00fff;                \
 212         _EMIT6(op1 | __disp_l, op2 | __disp_h >> 4);            \
 213 })
 214
 215 #define EMIT6_DISP_LH(op1, op2, b1, b2, b3, disp)               \
 216 ({                                                              \
 217         _EMIT6_DISP_LH(op1 | reg(b1, b2) << 16 |                \
 218                        reg_high(b3) << 8, op2, disp);           \
 219         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 220         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 221         REG_SET_SEEN(b3);                                       \
 222 })
 223
 224 #define EMIT6_PCREL_LABEL(op1, op2, b1, b2, label, mask)        \
 225 ({                                                              \
 226         int rel = (jit->labels[label] - jit->prg) >> 1;         \
 227         _EMIT6(op1 | reg(b1, b2) << 16 | (rel & 0xffff),        \
 228                op2 | mask << 12);                               \
 229         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 230         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 231 })
 232
 233 #define EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(op1, op2, b1, imm, label, mask)   \
 234 ({                                                              \
 235         int rel = (jit->labels[label] - jit->prg) >> 1;         \
 236         _EMIT6(op1 | (reg_high(b1) | mask) << 16 |              \
 237                 (rel & 0xffff), op2 | (imm & 0xff) << 8);       \
 238         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 239         BUILD_BUG_ON(((unsigned long) imm) > 0xff);             \
 240 })
 241
 242 #define EMIT6_PCREL(op1, op2, b1, b2, i, off, mask)             \
 243 ({                                                              \
 244         /* Branch instruction needs 6 bytes */                  \
 245         int rel = (addrs[i + off + 1] - (addrs[i + 1] - 6)) / 2;\
 246         _EMIT6(op1 | reg(b1, b2) << 16 | (rel & 0xffff), op2 | mask);   \
 247         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 248         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 249 })
 250
 251 #define _EMIT6_IMM(op, imm)                                     \
 252 ({                                                              \
 253         unsigned int __imm = (imm);                             \
 254         _EMIT6(op | (__imm >> 16), __imm & 0xffff);             \
 255 })
 256
 257 #define EMIT6_IMM(op, b1, imm)                                  \
 258 ({                                                              \
 259         _EMIT6_IMM(op | reg_high(b1) << 16, imm);               \
 260         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 261 })
 262
 263 #define EMIT_CONST_U32(val)                                     \
 264 ({                                                              \
 265         unsigned int ret;                                       \
 266         ret = jit->lit - jit->base_ip;                          \
 267         jit->seen |= SEEN_LITERAL;                              \
 268         if (jit->prg_buf)                                       \
 269                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->lit) = (u32) val; \
 270         jit->lit += 4;                                          \
 271         ret;                                                    \
 272 })
 273
 274 #define EMIT_CONST_U64(val)                                     \
 275 ({                                                              \
 276         unsigned int ret;                                       \
 277         ret = jit->lit - jit->base_ip;                          \
 278         jit->seen |= SEEN_LITERAL;                              \
 279         if (jit->prg_buf)                                       \
 280                 *(u64 *) (jit->prg_buf + jit->lit) = (u64) val; \
 281         jit->lit += 8;                                          \
 282         ret;                                                    \
 283 })
 284
 285 #define EMIT_ZERO(b1)                                           \
 286 ({                                                              \
 287         /* llgfr %dst,%dst (zero extend to 64 bit) */           \
 288         EMIT4(0xb9160000, b1, b1);                              \
 289         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 290 })
 291
 292 /*
 293  * Fill whole space with illegal instructions
 294  */
 295 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 296 {
 297         memset(area, 0, size);
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Save registers from "rs" (register start) to "re" (register end) on stack
 302  */
 303 static void save_regs(struct bpf_jit *jit, u32 rs, u32 re)
 304 {
 305         u32 off = STK_OFF_R6 + (rs - 6) * 8;
 306
 307         if (rs == re)
 308                 /* stg %rs,off(%r15) */
 309                 _EMIT6(0xe300f000 | rs << 20 | off, 0x0024);
 310         else
 311                 /* stmg %rs,%re,off(%r15) */
 312                 _EMIT6_DISP(0xeb00f000 | rs << 20 | re << 16, 0x0024, off);
 313 }
 314
 315 /*
 316  * Restore registers from "rs" (register start) to "re" (register end) on stack
 317  */
 318 static void restore_regs(struct bpf_jit *jit, u32 rs, u32 re)
 319 {
 320         u32 off = STK_OFF_R6 + (rs - 6) * 8;
 321
 322         if (jit->seen & SEEN_STACK)
 323                 off += STK_OFF;
 324
 325         if (rs == re)
 326                 /* lg %rs,off(%r15) */
 327                 _EMIT6(0xe300f000 | rs << 20 | off, 0x0004);
 328         else
 329                 /* lmg %rs,%re,off(%r15) */
 330                 _EMIT6_DISP(0xeb00f000 | rs << 20 | re << 16, 0x0004, off);
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Return first seen register (from start)
 335  */
 336 static int get_start(struct bpf_jit *jit, int start)
 337 {
 338         int i;
 339
 340         for (i = start; i <= 15; i++) {
 341                 if (jit->seen_reg[i])
 342                         return i;
 343         }
 344         return 0;
 345 }
 346
 347 /*
 348  * Return last seen register (from start) (gap >= 2)
 349  */
 350 static int get_end(struct bpf_jit *jit, int start)
 351 {
 352         int i;
 353
 354         for (i = start; i < 15; i++) {
 355                 if (!jit->seen_reg[i] && !jit->seen_reg[i + 1])
 356                         return i - 1;
 357         }
 358         return jit->seen_reg[15] ? 15 : 14;
 359 }
 360
 361 #define REGS_SAVE       1
 362 #define REGS_RESTORE    0
 363 /*
 364  * Save and restore clobbered registers (6-15) on stack.
 365  * We save/restore registers in chunks with gap >= 2 registers.
 366  */
 367 static void save_restore_regs(struct bpf_jit *jit, int op)
 368 {
 369
 370         int re = 6, rs;
 371
 372         do {
 373                 rs = get_start(jit, re);
 374                 if (!rs)
 375                         break;
 376                 re = get_end(jit, rs + 1);
 377                 if (op == REGS_SAVE)
 378                         save_regs(jit, rs, re);
 379                 else
 380                         restore_regs(jit, rs, re);
 381                 re++;
 382         } while (re <= 15);
 383 }
 384
 385 /*
 386  * For SKB access %b1 contains the SKB pointer. For "bpf_jit.S"
 387  * we store the SKB header length on the stack and the SKB data
 388  * pointer in REG_SKB_DATA.
 389  */
 390 static void emit_load_skb_data_hlen(struct bpf_jit *jit)
 391 {
 392         /* Header length: llgf %w1,<len>(%b1) */
 393         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, REG_W1, REG_0, BPF_REG_1,
 394                       offsetof(struct sk_buff, len));
 395         /* s %w1,<data_len>(%b1) */
 396         EMIT4_DISP(0x5b000000, REG_W1, BPF_REG_1,
 397                    offsetof(struct sk_buff, data_len));
 398         /* stg %w1,ST_OFF_HLEN(%r0,%r15) */
 399         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W1, REG_0, REG_15, STK_OFF_HLEN);
 400         /* lg %skb_data,data_off(%b1) */
 401         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_SKB_DATA, REG_0,
 402                       BPF_REG_1, offsetof(struct sk_buff, data));
 403 }
 404
 405 /*
 406  * Emit function prologue
 407  *
 408  * Save registers and create stack frame if necessary.
 409  * See stack frame layout desription in "bpf_jit.h"!
 410  */
 411 static void bpf_jit_prologue(struct bpf_jit *jit)
 412 {
 413         if (jit->seen & SEEN_TAIL_CALL) {
 414                 /* xc STK_OFF_TCCNT(4,%r15),STK_OFF_TCCNT(%r15) */
 415                 _EMIT6(0xd703f000 | STK_OFF_TCCNT, 0xf000 | STK_OFF_TCCNT);
 416         } else {
 417                 /* j tail_call_start: NOP if no tail calls are used */
 418                 EMIT4_PCREL(0xa7f40000, 6);
 419                 _EMIT2(0);
 420         }
 421         /* Tail calls have to skip above initialization */
 422         jit->tail_call_start = jit->prg;
 423         /* Save registers */
 424         save_restore_regs(jit, REGS_SAVE);
 425         /* Setup literal pool */
 426         if (jit->seen & SEEN_LITERAL) {
 427                 /* basr %r13,0 */
 428                 EMIT2(0x0d00, REG_L, REG_0);
 429                 jit->base_ip = jit->prg;
 430         }
 431         /* Setup stack and backchain */
 432         if (jit->seen & SEEN_STACK) {
 433                 if (jit->seen & SEEN_FUNC)
 434                         /* lgr %w1,%r15 (backchain) */
 435                         EMIT4(0xb9040000, REG_W1, REG_15);
 436                 /* la %bfp,STK_160_UNUSED(%r15) (BPF frame pointer) */
 437                 EMIT4_DISP(0x41000000, BPF_REG_FP, REG_15, STK_160_UNUSED);
 438                 /* aghi %r15,-STK_OFF */
 439                 EMIT4_IMM(0xa70b0000, REG_15, -STK_OFF);
 440                 if (jit->seen & SEEN_FUNC)
 441                         /* stg %w1,152(%r15) (backchain) */
 442                         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W1, REG_0,
 443                                       REG_15, 152);
 444         }
 445         if (jit->seen & SEEN_SKB)
 446                 emit_load_skb_data_hlen(jit);
 447         if (jit->seen & SEEN_SKB_CHANGE)
 448                 /* stg %b1,ST_OFF_SKBP(%r0,%r15) */
 449                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W1, REG_0, REG_15,
 450                               STK_OFF_SKBP);
 451 }
 452
 453 /*
 454  * Function epilogue
 455  */
 456 static void bpf_jit_epilogue(struct bpf_jit *jit)
 457 {
 458         /* Return 0 */
 459         if (jit->seen & SEEN_RET0) {
 460                 jit->ret0_ip = jit->prg;
 461                 /* lghi %b0,0 */
 462                 EMIT4_IMM(0xa7090000, BPF_REG_0, 0);
 463         }
 464         jit->exit_ip = jit->prg;
 465         /* Load exit code: lgr %r2,%b0 */
 466         EMIT4(0xb9040000, REG_2, BPF_REG_0);
 467         /* Restore registers */
 468         save_restore_regs(jit, REGS_RESTORE);
 469         /* br %r14 */
 470         _EMIT2(0x07fe);
 471 }
 472
 473 /*
 474  * Compile one eBPF instruction into s390x code
 475  *
 476  * NOTE: Use noinline because for gcov (-fprofile-arcs) gcc allocates a lot of
 477  * stack space for the large switch statement.
 478  */
 479 static noinline int bpf_jit_insn(struct bpf_jit *jit, struct bpf_prog *fp, int i)
 480 {
 481         struct bpf_insn *insn = &fp->insnsi[i];
 482         int jmp_off, last, insn_count = 1;
 483         unsigned int func_addr, mask;
 484         u32 dst_reg = insn->dst_reg;
 485         u32 src_reg = insn->src_reg;
 486         u32 *addrs = jit->addrs;
 487         s32 imm = insn->imm;
 488         s16 off = insn->off;
 489
 490         switch (insn->code) {
 491         /*
 492          * BPF_MOV
 493          */
 494         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X: /* dst = (u32) src */
 495                 /* llgfr %dst,%src */
 496                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, src_reg);
 497                 break;
 498         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X: /* dst = src */
 499                 /* lgr %dst,%src */
 500                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, src_reg);
 501                 break;
 502         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K: /* dst = (u32) imm */
 503                 /* llilf %dst,imm */
 504                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, dst_reg, imm);
 505                 break;
 506         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K: /* dst = imm */
 507                 /* lgfi %dst,imm */
 508                 EMIT6_IMM(0xc0010000, dst_reg, imm);
 509                 break;
 510         /*
 511          * BPF_LD 64
 512          */
 513         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW: /* dst = (u64) imm */
 514         {
 515                 /* 16 byte instruction that uses two 'struct bpf_insn' */
 516                 u64 imm64;
 517
 518                 imm64 = (u64)(u32) insn[0].imm | ((u64)(u32) insn[1].imm) << 32;
 519                 /* lg %dst,<d(imm)>(%l) */
 520                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, dst_reg, REG_0, REG_L,
 521                               EMIT_CONST_U64(imm64));
 522                 insn_count = 2;
 523                 break;
 524         }
 525         /*
 526          * BPF_ADD
 527          */
 528         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X: /* dst = (u32) dst + (u32) src */
 529                 /* ar %dst,%src */
 530                 EMIT2(0x1a00, dst_reg, src_reg);
 531                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 532                 break;
 533         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X: /* dst = dst + src */
 534                 /* agr %dst,%src */
 535                 EMIT4(0xb9080000, dst_reg, src_reg);
 536                 break;
 537         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K: /* dst = (u32) dst + (u32) imm */
 538                 if (!imm)
 539                         break;
 540                 /* alfi %dst,imm */
 541                 EMIT6_IMM(0xc20b0000, dst_reg, imm);
 542                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 543                 break;
 544         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K: /* dst = dst + imm */
 545                 if (!imm)
 546                         break;
 547                 /* agfi %dst,imm */
 548                 EMIT6_IMM(0xc2080000, dst_reg, imm);
 549                 break;
 550         /*
 551          * BPF_SUB
 552          */
 553         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X: /* dst = (u32) dst - (u32) src */
 554                 /* sr %dst,%src */
 555                 EMIT2(0x1b00, dst_reg, src_reg);
 556                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 557                 break;
 558         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X: /* dst = dst - src */
 559                 /* sgr %dst,%src */
 560                 EMIT4(0xb9090000, dst_reg, src_reg);
 561                 break;
 562         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K: /* dst = (u32) dst - (u32) imm */
 563                 if (!imm)
 564                         break;
 565                 /* alfi %dst,-imm */
 566                 EMIT6_IMM(0xc20b0000, dst_reg, -imm);
 567                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 568                 break;
 569         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K: /* dst = dst - imm */
 570                 if (!imm)
 571                         break;
 572                 /* agfi %dst,-imm */
 573                 EMIT6_IMM(0xc2080000, dst_reg, -imm);
 574                 break;
 575         /*
 576          * BPF_MUL
 577          */
 578         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X: /* dst = (u32) dst * (u32) src */
 579                 /* msr %dst,%src */
 580                 EMIT4(0xb2520000, dst_reg, src_reg);
 581                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 582                 break;
 583         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X: /* dst = dst * src */
 584                 /* msgr %dst,%src */
 585                 EMIT4(0xb90c0000, dst_reg, src_reg);
 586                 break;
 587         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K: /* dst = (u32) dst * (u32) imm */
 588                 if (imm == 1)
 589                         break;
 590                 /* msfi %r5,imm */
 591                 EMIT6_IMM(0xc2010000, dst_reg, imm);
 592                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 593                 break;
 594         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K: /* dst = dst * imm */
 595                 if (imm == 1)
 596                         break;
 597                 /* msgfi %dst,imm */
 598                 EMIT6_IMM(0xc2000000, dst_reg, imm);
 599                 break;
 600         /*
 601          * BPF_DIV / BPF_MOD
 602          */
 603         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X: /* dst = (u32) dst / (u32) src */
 604         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X: /* dst = (u32) dst % (u32) src */
 605         {
 606                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 607
 608                 jit->seen |= SEEN_RET0;
 609                 /* ltr %src,%src (if src == 0 goto fail) */
 610                 EMIT2(0x1200, src_reg, src_reg);
 611                 /* jz <ret0> */
 612                 EMIT4_PCREL(0xa7840000, jit->ret0_ip - jit->prg);
 613                 /* lhi %w0,0 */
 614                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 0);
 615                 /* lr %w1,%dst */
 616                 EMIT2(0x1800, REG_W1, dst_reg);
 617                 /* dlr %w0,%src */
 618                 EMIT4(0xb9970000, REG_W0, src_reg);
 619                 /* llgfr %dst,%rc */
 620                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, rc_reg);
 621                 break;
 622         }
 623         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X: /* dst = dst / src */
 624         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X: /* dst = dst % src */
 625         {
 626                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 627
 628                 jit->seen |= SEEN_RET0;
 629                 /* ltgr %src,%src (if src == 0 goto fail) */
 630                 EMIT4(0xb9020000, src_reg, src_reg);
 631                 /* jz <ret0> */
 632                 EMIT4_PCREL(0xa7840000, jit->ret0_ip - jit->prg);
 633                 /* lghi %w0,0 */
 634                 EMIT4_IMM(0xa7090000, REG_W0, 0);
 635                 /* lgr %w1,%dst */
 636                 EMIT4(0xb9040000, REG_W1, dst_reg);
 637                 /* dlgr %w0,%dst */
 638                 EMIT4(0xb9870000, REG_W0, src_reg);
 639                 /* lgr %dst,%rc */
 640                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, rc_reg);
 641                 break;
 642         }
 643         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K: /* dst = (u32) dst / (u32) imm */
 644         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K: /* dst = (u32) dst % (u32) imm */
 645         {
 646                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 647
 648                 if (imm == 1) {
 649                         if (BPF_OP(insn->code) == BPF_MOD)
 650                                 /* lhgi %dst,0 */
 651                                 EMIT4_IMM(0xa7090000, dst_reg, 0);
 652                         break;
 653                 }
 654                 /* lhi %w0,0 */
 655                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 0);
 656                 /* lr %w1,%dst */
 657                 EMIT2(0x1800, REG_W1, dst_reg);
 658                 /* dl %w0,<d(imm)>(%l) */
 659                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0097, REG_W0, REG_0, REG_L,
 660                               EMIT_CONST_U32(imm));
 661                 /* llgfr %dst,%rc */
 662                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, rc_reg);
 663                 break;
 664         }
 665         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K: /* dst = dst / imm */
 666         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K: /* dst = dst % imm */
 667         {
 668                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 669
 670                 if (imm == 1) {
 671                         if (BPF_OP(insn->code) == BPF_MOD)
 672                                 /* lhgi %dst,0 */
 673                                 EMIT4_IMM(0xa7090000, dst_reg, 0);
 674                         break;
 675                 }
 676                 /* lghi %w0,0 */
 677                 EMIT4_IMM(0xa7090000, REG_W0, 0);
 678                 /* lgr %w1,%dst */
 679                 EMIT4(0xb9040000, REG_W1, dst_reg);
 680                 /* dlg %w0,<d(imm)>(%l) */
 681                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0087, REG_W0, REG_0, REG_L,
 682                               EMIT_CONST_U64(imm));
 683                 /* lgr %dst,%rc */
 684                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, rc_reg);
 685                 break;
 686         }
 687         /*
 688          * BPF_AND
 689          */
 690         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X: /* dst = (u32) dst & (u32) src */
 691                 /* nr %dst,%src */
 692                 EMIT2(0x1400, dst_reg, src_reg);
 693                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 694                 break;
 695         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X: /* dst = dst & src */
 696                 /* ngr %dst,%src */
 697                 EMIT4(0xb9800000, dst_reg, src_reg);
 698                 break;
 699         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K: /* dst = (u32) dst & (u32) imm */
 700                 /* nilf %dst,imm */
 701                 EMIT6_IMM(0xc00b0000, dst_reg, imm);
 702                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 703                 break;
 704         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K: /* dst = dst & imm */
 705                 /* ng %dst,<d(imm)>(%l) */
 706                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0080, dst_reg, REG_0, REG_L,
 707                               EMIT_CONST_U64(imm));
 708                 break;
 709         /*
 710          * BPF_OR
 711          */
 712         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X: /* dst = (u32) dst | (u32) src */
 713                 /* or %dst,%src */
 714                 EMIT2(0x1600, dst_reg, src_reg);
 715                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 716                 break;
 717         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X: /* dst = dst | src */
 718                 /* ogr %dst,%src */
 719                 EMIT4(0xb9810000, dst_reg, src_reg);
 720                 break;
 721         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K: /* dst = (u32) dst | (u32) imm */
 722                 /* oilf %dst,imm */
 723                 EMIT6_IMM(0xc00d0000, dst_reg, imm);
 724                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 725                 break;
 726         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K: /* dst = dst | imm */
 727                 /* og %dst,<d(imm)>(%l) */
 728                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0081, dst_reg, REG_0, REG_L,
 729                               EMIT_CONST_U64(imm));
 730                 break;
 731         /*
 732          * BPF_XOR
 733          */
 734         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X: /* dst = (u32) dst ^ (u32) src */
 735                 /* xr %dst,%src */
 736                 EMIT2(0x1700, dst_reg, src_reg);
 737                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 738                 break;
 739         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X: /* dst = dst ^ src */
 740                 /* xgr %dst,%src */
 741                 EMIT4(0xb9820000, dst_reg, src_reg);
 742                 break;
 743         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K: /* dst = (u32) dst ^ (u32) imm */
 744                 if (!imm)
 745                         break;
 746                 /* xilf %dst,imm */
 747                 EMIT6_IMM(0xc0070000, dst_reg, imm);
 748                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 749                 break;
 750         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K: /* dst = dst ^ imm */
 751                 /* xg %dst,<d(imm)>(%l) */
 752                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0082, dst_reg, REG_0, REG_L,
 753                               EMIT_CONST_U64(imm));
 754                 break;
 755         /*
 756          * BPF_LSH
 757          */
 758         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X: /* dst = (u32) dst << (u32) src */
 759                 /* sll %dst,0(%src) */
 760                 EMIT4_DISP(0x89000000, dst_reg, src_reg, 0);
 761                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 762                 break;
 763         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X: /* dst = dst << src */
 764                 /* sllg %dst,%dst,0(%src) */
 765                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 766                 break;
 767         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K: /* dst = (u32) dst << (u32) imm */
 768                 if (imm == 0)
 769                         break;
 770                 /* sll %dst,imm(%r0) */
 771                 EMIT4_DISP(0x89000000, dst_reg, REG_0, imm);
 772                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 773                 break;
 774         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K: /* dst = dst << imm */
 775                 if (imm == 0)
 776                         break;
 777                 /* sllg %dst,%dst,imm(%r0) */
 778                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 779                 break;
 780         /*
 781          * BPF_RSH
 782          */
 783         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X: /* dst = (u32) dst >> (u32) src */
 784                 /* srl %dst,0(%src) */
 785                 EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, src_reg, 0);
 786                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 787                 break;
 788         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X: /* dst = dst >> src */
 789                 /* srlg %dst,%dst,0(%src) */
 790                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000c, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 791                 break;
 792         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K: /* dst = (u32) dst >> (u32) imm */
 793                 if (imm == 0)
 794                         break;
 795                 /* srl %dst,imm(%r0) */
 796                 EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, REG_0, imm);
 797                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 798                 break;
 799         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K: /* dst = dst >> imm */
 800                 if (imm == 0)
 801                         break;
 802                 /* srlg %dst,%dst,imm(%r0) */
 803                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000c, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 804                 break;
 805         /*
 806          * BPF_ARSH
 807          */
 808         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X: /* ((s64) dst) >>= src */
 809                 /* srag %dst,%dst,0(%src) */
 810                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000a, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 811                 break;
 812         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K: /* ((s64) dst) >>= imm */
 813                 if (imm == 0)
 814                         break;
 815                 /* srag %dst,%dst,imm(%r0) */
 816                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000a, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 817                 break;
 818         /*
 819          * BPF_NEG
 820          */
 821         case BPF_ALU | BPF_NEG: /* dst = (u32) -dst */
 822                 /* lcr %dst,%dst */
 823                 EMIT2(0x1300, dst_reg, dst_reg);
 824                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 825                 break;
 826         case BPF_ALU64 | BPF_NEG: /* dst = -dst */
 827                 /* lcgr %dst,%dst */
 828                 EMIT4(0xb9130000, dst_reg, dst_reg);
 829                 break;
 830         /*
 831          * BPF_FROM_BE/LE
 832          */
 833         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 834                 /* s390 is big endian, therefore only clear high order bytes */
 835                 switch (imm) {
 836                 case 16: /* dst = (u16) cpu_to_be16(dst) */
 837                         /* llghr %dst,%dst */
 838                         EMIT4(0xb9850000, dst_reg, dst_reg);
 839                         break;
 840                 case 32: /* dst = (u32) cpu_to_be32(dst) */
 841                         /* llgfr %dst,%dst */
 842                         EMIT4(0xb9160000, dst_reg, dst_reg);
 843                         break;
 844                 case 64: /* dst = (u64) cpu_to_be64(dst) */
 845                         break;
 846                 }
 847                 break;
 848         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 849                 switch (imm) {
 850                 case 16: /* dst = (u16) cpu_to_le16(dst) */
 851                         /* lrvr %dst,%dst */
 852                         EMIT4(0xb91f0000, dst_reg, dst_reg);
 853                         /* srl %dst,16(%r0) */
 854                         EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, REG_0, 16);
 855                         /* llghr %dst,%dst */
 856                         EMIT4(0xb9850000, dst_reg, dst_reg);
 857                         break;
 858                 case 32: /* dst = (u32) cpu_to_le32(dst) */
 859                         /* lrvr %dst,%dst */
 860                         EMIT4(0xb91f0000, dst_reg, dst_reg);
 861                         /* llgfr %dst,%dst */
 862                         EMIT4(0xb9160000, dst_reg, dst_reg);
 863                         break;
 864                 case 64: /* dst = (u64) cpu_to_le64(dst) */
 865                         /* lrvgr %dst,%dst */
 866                         EMIT4(0xb90f0000, dst_reg, dst_reg);
 867                         break;
 868                 }
 869                 break;
 870         /*
 871          * BPF_ST(X)
 872          */
 873         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B: /* *(u8 *)(dst + off) = src_reg */
 874                 /* stcy %src,off(%dst) */
 875                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0072, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 876                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 877                 break;
 878         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H: /* (u16 *)(dst + off) = src */
 879                 /* sthy %src,off(%dst) */
 880                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0070, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 881                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 882                 break;
 883         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) = src */
 884                 /* sty %src,off(%dst) */
 885                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0050, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 886                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 887                 break;
 888         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW: /* (u64 *)(dst + off) = src */
 889                 /* stg %src,off(%dst) */
 890                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 891                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 892                 break;
 893         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B: /* *(u8 *)(dst + off) = imm */
 894                 /* lhi %w0,imm */
 895                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, (u8) imm);
 896                 /* stcy %w0,off(dst) */
 897                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0072, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 898                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 899                 break;
 900         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H: /* (u16 *)(dst + off) = imm */
 901                 /* lhi %w0,imm */
 902                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, (u16) imm);
 903                 /* sthy %w0,off(dst) */
 904                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0070, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 905                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 906                 break;
 907         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) = imm */
 908                 /* llilf %w0,imm  */
 909                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, REG_W0, (u32) imm);
 910                 /* sty %w0,off(%dst) */
 911                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0050, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 912                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 913                 break;
 914         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW: /* *(u64 *)(dst + off) = imm */
 915                 /* lgfi %w0,imm */
 916                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W0, imm);
 917                 /* stg %w0,off(%dst) */
 918                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 919                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 920                 break;
 921         /*
 922          * BPF_STX XADD (atomic_add)
 923          */
 924         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) += src */
 925                 /* laal %w0,%src,off(%dst) */
 926                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00fa, REG_W0, src_reg,
 927                               dst_reg, off);
 928                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 929                 break;
 930         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW: /* *(u64 *)(dst + off) += src */
 931                 /* laalg %w0,%src,off(%dst) */
 932                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00ea, REG_W0, src_reg,
 933                               dst_reg, off);
 934                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 935                 break;
 936         /*
 937          * BPF_LDX
 938          */
 939         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B: /* dst = *(u8 *)(ul) (src + off) */
 940                 /* llgc %dst,0(off,%src) */
 941                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0090, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 942                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 943                 break;
 944         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H: /* dst = *(u16 *)(ul) (src + off) */
 945                 /* llgh %dst,0(off,%src) */
 946                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0091, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 947                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 948                 break;
 949         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W: /* dst = *(u32 *)(ul) (src + off) */
 950                 /* llgf %dst,off(%src) */
 951                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 952                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 953                 break;
 954         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW: /* dst = *(u64 *)(ul) (src + off) */
 955                 /* lg %dst,0(off,%src) */
 956                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 957                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 958                 break;
 959         /*
 960          * BPF_JMP / CALL
 961          */
 962         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 963         {
 964                 /*
 965                  * b0 = (__bpf_call_base + imm)(b1, b2, b3, b4, b5)
 966                  */
 967                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 968
 969                 REG_SET_SEEN(BPF_REG_5);
 970                 jit->seen |= SEEN_FUNC;
 971                 /* lg %w1,<d(imm)>(%l) */
 972                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_W1, REG_0, REG_L,
 973                               EMIT_CONST_U64(func));
 974                 /* basr %r14,%w1 */
 975                 EMIT2(0x0d00, REG_14, REG_W1);
 976                 /* lgr %b0,%r2: load return value into %b0 */
 977                 EMIT4(0xb9040000, BPF_REG_0, REG_2);
 978                 if (bpf_helper_changes_skb_data((void *)func)) {
 979                         jit->seen |= SEEN_SKB_CHANGE;
 980                         /* lg %b1,ST_OFF_SKBP(%r15) */
 981                         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, BPF_REG_1, REG_0,
 982                                       REG_15, STK_OFF_SKBP);
 983                         emit_load_skb_data_hlen(jit);
 984                 }
 985                 break;
 986         }
 987         case BPF_JMP | BPF_CALL | BPF_X:
 988                 /*
 989                  * Implicit input:
 990                  *  B1: pointer to ctx
 991                  *  B2: pointer to bpf_array
 992                  *  B3: index in bpf_array
 993                  */
 994                 jit->seen |= SEEN_TAIL_CALL;
 995
 996                 /*
 997                  * if (index >= array->map.max_entries)
 998                  *         goto out;
 999                  */
1000
1001                 /* llgf %w1,map.max_entries(%b2) */
1002                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, REG_W1, REG_0, BPF_REG_2,
1003                               offsetof(struct bpf_array, map.max_entries));
1004                 /* clgrj %b3,%w1,0xa,label0: if %b3 >= %w1 goto out */
1005                 EMIT6_PCREL_LABEL(0xec000000, 0x0065, BPF_REG_3,
1006                                   REG_W1, 0, 0xa);
1007
1008                 /*
1009                  * if (tail_call_cnt++ > MAX_TAIL_CALL_CNT)
1010                  *         goto out;
1011                  */
1012
1013                 if (jit->seen & SEEN_STACK)
1014                         off = STK_OFF_TCCNT + STK_OFF;
1015                 else
1016                         off = STK_OFF_TCCNT;
1017                 /* lhi %w0,1 */
1018                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 1);
1019                 /* laal %w1,%w0,off(%r15) */
1020                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00fa, REG_W1, REG_W0, REG_15, off);
1021                 /* clij %w1,MAX_TAIL_CALL_CNT,0x2,label0 */
1022                 EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(0xec000000, 0x007f, REG_W1,
1023                                       MAX_TAIL_CALL_CNT, 0, 0x2);
1024
1025                 /*
1026                  * prog = array->ptrs[index];
1027                  * if (prog == NULL)
1028                  *         goto out;
1029                  */
1030
1031                 /* sllg %r1,%b3,3: %r1 = index * 8 */
1032                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, REG_1, BPF_REG_3, REG_0, 3);
1033                 /* lg %r1,prog(%b2,%r1) */
1034                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_1, BPF_REG_2,
1035                               REG_1, offsetof(struct bpf_array, ptrs));
1036                 /* clgij %r1,0,0x8,label0 */
1037                 EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(0xec000000, 0x007d, REG_1, 0, 0, 0x8);
1038
1039                 /*
1040                  * Restore registers before calling function
1041                  */
1042                 save_restore_regs(jit, REGS_RESTORE);
1043
1044                 /*
1045                  * goto *(prog->bpf_func + tail_call_start);
1046                  */
1047
1048                 /* lg %r1,bpf_func(%r1) */
1049                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_1, REG_1, REG_0,
1050                               offsetof(struct bpf_prog, bpf_func));
1051                 /* bc 0xf,tail_call_start(%r1) */
1052                 _EMIT4(0x47f01000 + jit->tail_call_start);
1053                 /* out: */
1054                 jit->labels[0] = jit->prg;
1055                 break;
1056         case BPF_JMP | BPF_EXIT: /* return b0 */
1057                 last = (i == fp->len - 1) ? 1 : 0;
1058                 if (last && !(jit->seen & SEEN_RET0))
1059                         break;
1060                 /* j <exit> */
1061                 EMIT4_PCREL(0xa7f40000, jit->exit_ip - jit->prg);
1062                 break;
1063         /*
1064          * Branch relative (number of skipped instructions) to offset on
1065          * condition.
1066          *
1067          * Condition code to mask mapping:
1068          *
1069          * CC | Description        | Mask
1070          * ------------------------------
1071          * 0  | Operands equal     |    8
1072          * 1  | First operand low  |    4
1073          * 2  | First operand high |    2
1074          * 3  | Unused             |    1
1075          *
1076          * For s390x relative branches: ip = ip + off_bytes
1077          * For BPF relative branches:   insn = insn + off_insns + 1
1078          *
1079          * For example for s390x with offset 0 we jump to the branch
1080          * instruction itself (loop) and for BPF with offset 0 we
1081          * branch to the instruction behind the branch.
1082          */
1083         case BPF_JMP | BPF_JA: /* if (true) */
1084                 mask = 0xf000; /* j */
1085                 goto branch_oc;
1086         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K: /* ((s64) dst > (s64) imm) */
1087                 mask = 0x2000; /* jh */
1088                 goto branch_ks;
1089         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K: /* ((s64) dst >= (s64) imm) */
1090                 mask = 0xa000; /* jhe */
1091                 goto branch_ks;
1092         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K: /* (dst_reg > imm) */
1093                 mask = 0x2000; /* jh */
1094                 goto branch_ku;
1095         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K: /* (dst_reg >= imm) */
1096                 mask = 0xa000; /* jhe */
1097                 goto branch_ku;
1098         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K: /* (dst_reg != imm) */
1099                 mask = 0x7000; /* jne */
1100                 goto branch_ku;
1101         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K: /* (dst_reg == imm) */
1102                 mask = 0x8000; /* je */
1103                 goto branch_ku;
1104         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K: /* (dst_reg & imm) */
1105                 mask = 0x7000; /* jnz */
1106                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1107                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1108                 /* ngr %w1,%dst */
1109                 EMIT4(0xb9800000, REG_W1, dst_reg);
1110                 goto branch_oc;
1111
1112         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X: /* ((s64) dst > (s64) src) */
1113                 mask = 0x2000; /* jh */
1114                 goto branch_xs;
1115         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X: /* ((s64) dst >= (s64) src) */
1116                 mask = 0xa000; /* jhe */
1117                 goto branch_xs;
1118         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X: /* (dst > src) */
1119                 mask = 0x2000; /* jh */
1120                 goto branch_xu;
1121         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X: /* (dst >= src) */
1122                 mask = 0xa000; /* jhe */
1123                 goto branch_xu;
1124         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X: /* (dst != src) */
1125                 mask = 0x7000; /* jne */
1126                 goto branch_xu;
1127         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X: /* (dst == src) */
1128                 mask = 0x8000; /* je */
1129                 goto branch_xu;
1130         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X: /* (dst & src) */
1131                 mask = 0x7000; /* jnz */
1132                 /* ngrk %w1,%dst,%src */
1133                 EMIT4_RRF(0xb9e40000, REG_W1, dst_reg, src_reg);
1134                 goto branch_oc;
1135 branch_ks:
1136                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1137                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1138                 /* cgrj %dst,%w1,mask,off */
1139                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0064, dst_reg, REG_W1, i, off, mask);
1140                 break;
1141 branch_ku:
1142                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1143                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1144                 /* clgrj %dst,%w1,mask,off */
1145                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0065, dst_reg, REG_W1, i, off, mask);
1146                 break;
1147 branch_xs:
1148                 /* cgrj %dst,%src,mask,off */
1149                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0064, dst_reg, src_reg, i, off, mask);
1150                 break;
1151 branch_xu:
1152                 /* clgrj %dst,%src,mask,off */
1153                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0065, dst_reg, src_reg, i, off, mask);
1154                 break;
1155 branch_oc:
1156                 /* brc mask,jmp_off (branch instruction needs 4 bytes) */
1157                 jmp_off = addrs[i + off + 1] - (addrs[i + 1] - 4);
1158                 EMIT4_PCREL(0xa7040000 | mask << 8, jmp_off);
1159                 break;
1160         /*
1161          * BPF_LD
1162          */
1163         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B: /* b0 = *(u8 *) (skb->data+imm) */
1164         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B: /* b0 = *(u8 *) (skb->data+imm+src) */
1165                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1166                         func_addr = __pa(sk_load_byte_pos);
1167                 else
1168                         func_addr = __pa(sk_load_byte);
1169                 goto call_fn;
1170         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H: /* b0 = *(u16 *) (skb->data+imm) */
1171         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H: /* b0 = *(u16 *) (skb->data+imm+src) */
1172                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1173                         func_addr = __pa(sk_load_half_pos);
1174                 else
1175                         func_addr = __pa(sk_load_half);
1176                 goto call_fn;
1177         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W: /* b0 = *(u32 *) (skb->data+imm) */
1178         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W: /* b0 = *(u32 *) (skb->data+imm+src) */
1179                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1180                         func_addr = __pa(sk_load_word_pos);
1181                 else
1182                         func_addr = __pa(sk_load_word);
1183                 goto call_fn;
1184 call_fn:
1185                 jit->seen |= SEEN_SKB | SEEN_RET0 | SEEN_FUNC;
1186                 REG_SET_SEEN(REG_14); /* Return address of possible func call */
1187
1188                 /*
1189                  * Implicit input:
1190                  *  BPF_REG_6    (R7) : skb pointer
1191                  *  REG_SKB_DATA (R12): skb data pointer
1192                  *
1193                  * Calculated input:
1194                  *  BPF_REG_2    (R3) : offset of byte(s) to fetch in skb
1195                  *  BPF_REG_5    (R6) : return address
1196                  *
1197                  * Output:
1198                  *  BPF_REG_0    (R14): data read from skb
1199                  *
1200                  * Scratch registers (BPF_REG_1-5)
1201                  */
1202
1203                 /* Call function: llilf %w1,func_addr  */
1204                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, REG_W1, func_addr);
1205
1206                 /* Offset: lgfi %b2,imm */
1207                 EMIT6_IMM(0xc0010000, BPF_REG_2, imm);
1208                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)
1209                         /* agfr %b2,%src (%src is s32 here) */
1210                         EMIT4(0xb9180000, BPF_REG_2, src_reg);
1211
1212                 /* basr %b5,%w1 (%b5 is call saved) */
1213                 EMIT2(0x0d00, BPF_REG_5, REG_W1);
1214
1215                 /*
1216                  * Note: For fast access we jump directly after the
1217                  * jnz instruction from bpf_jit.S
1218                  */
1219                 /* jnz <ret0> */
1220                 EMIT4_PCREL(0xa7740000, jit->ret0_ip - jit->prg);
1221                 break;
1222         default: /* too complex, give up */
1223                 pr_err("Unknown opcode %02x\n", insn->code);
1224                 return -1;
1225         }
1226         return insn_count;
1227 }
1228
1229 /*
1230  * Compile eBPF program into s390x code
1231  */
1232 static int bpf_jit_prog(struct bpf_jit *jit, struct bpf_prog *fp)
1233 {
1234         int i, insn_count;
1235
1236         jit->lit = jit->lit_start;
1237         jit->prg = 0;
1238
1239         bpf_jit_prologue(jit);
1240         for (i = 0; i < fp->len; i += insn_count) {
1241                 insn_count = bpf_jit_insn(jit, fp, i);
1242                 if (insn_count < 0)
1243                         return -1;
1244                 jit->addrs[i + 1] = jit->prg; /* Next instruction address */
1245         }
1246         bpf_jit_epilogue(jit);
1247
1248         jit->lit_start = jit->prg;
1249         jit->size = jit->lit;
1250         jit->size_prg = jit->prg;
1251         return 0;
1252 }
1253
1254 /*
1255  * Classic BPF function stub. BPF programs will be converted into
1256  * eBPF and then bpf_int_jit_compile() will be called.
1257  */
1258 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
1259 {
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Compile eBPF program "fp"
1264  */
1265 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
1266 {
1267         struct bpf_binary_header *header;
1268         struct bpf_jit jit;
1269         int pass;
1270
1271         if (!bpf_jit_enable)
1272                 return fp;
1273
1274         memset(&jit, 0, sizeof(jit));
1275         jit.addrs = kcalloc(fp->len + 1, sizeof(*jit.addrs), GFP_KERNEL);
1276         if (jit.addrs == NULL)
1277                 return fp;
1278         /*
1279          * Three initial passes:
1280          *   - 1/2: Determine clobbered registers
1281          *   - 3:   Calculate program size and addrs arrray
1282          */
1283         for (pass = 1; pass <= 3; pass++) {
1284                 if (bpf_jit_prog(&jit, fp))
1285                         goto free_addrs;
1286         }
1287         /*
1288          * Final pass: Allocate and generate program
1289          */
1290         if (jit.size >= BPF_SIZE_MAX)
1291                 goto free_addrs;
1292         header = bpf_jit_binary_alloc(jit.size, &jit.prg_buf, 2, jit_fill_hole);
1293         if (!header)
1294                 goto free_addrs;
1295         if (bpf_jit_prog(&jit, fp))
1296                 goto free_addrs;
1297         if (bpf_jit_enable > 1) {
1298                 bpf_jit_dump(fp->len, jit.size, pass, jit.prg_buf);
1299                 if (jit.prg_buf)
1300                         print_fn_code(jit.prg_buf, jit.size_prg);
1301         }
1302         if (jit.prg_buf) {
1303                 set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
1304                 fp->bpf_func = (void *) jit.prg_buf;
1305                 fp->jited = 1;
1306         }
1307 free_addrs:
1308         kfree(jit.addrs);
1309         return fp;
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Free eBPF program
1314  */
1315 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *fp)
1316 {
1317         unsigned long addr = (unsigned long)fp->bpf_func & PAGE_MASK;
1318         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
1319
1320         if (!fp->jited)
1321                 goto free_filter;
1322
1323         set_memory_rw(addr, header->pages);
1324         bpf_jit_binary_free(header);
1325
1326 free_filter:
1327         bpf_prog_unlock_free(fp);
1328 }