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_REG_AX     128     /* code uses constant blinding */
  58 #define SEEN_STACK      (SEEN_FUNC | SEEN_MEM | SEEN_SKB)
  59
  60 /*
  61  * s390 registers
  62  */
  63 #define REG_W0          (MAX_BPF_JIT_REG + 0)   /* Work register 1 (even) */
  64 #define REG_W1          (MAX_BPF_JIT_REG + 1)   /* Work register 2 (odd) */
  65 #define REG_SKB_DATA    (MAX_BPF_JIT_REG + 2)   /* SKB data register */
  66 #define REG_L           (MAX_BPF_JIT_REG + 3)   /* Literal pool register */
  67 #define REG_15          (MAX_BPF_JIT_REG + 4)   /* Register 15 */
  68 #define REG_0           REG_W0                  /* Register 0 */
  69 #define REG_1           REG_W1                  /* Register 1 */
  70 #define REG_2           BPF_REG_1               /* Register 2 */
  71 #define REG_14          BPF_REG_0               /* Register 14 */
  72
  73 /*
  74  * Mapping of BPF registers to s390 registers
  75  */
  76 static const int reg2hex[] = {
  77         /* Return code */
  78         [BPF_REG_0]     = 14,
  79         /* Function parameters */
  80         [BPF_REG_1]     = 2,
  81         [BPF_REG_2]     = 3,
  82         [BPF_REG_3]     = 4,
  83         [BPF_REG_4]     = 5,
  84         [BPF_REG_5]     = 6,
  85         /* Call saved registers */
  86         [BPF_REG_6]     = 7,
  87         [BPF_REG_7]     = 8,
  88         [BPF_REG_8]     = 9,
  89         [BPF_REG_9]     = 10,
  90         /* BPF stack pointer */
  91         [BPF_REG_FP]    = 13,
  92         /* Register for blinding (shared with REG_SKB_DATA) */
  93         [BPF_REG_AX]    = 12,
  94         /* SKB data pointer */
  95         [REG_SKB_DATA]  = 12,
  96         /* Work registers for s390x backend */
  97         [REG_W0]        = 0,
  98         [REG_W1]        = 1,
  99         [REG_L]         = 11,
 100         [REG_15]        = 15,
 101 };
 102
 103 static inline u32 reg(u32 dst_reg, u32 src_reg)
 104 {
 105         return reg2hex[dst_reg] << 4 | reg2hex[src_reg];
 106 }
 107
 108 static inline u32 reg_high(u32 reg)
 109 {
 110         return reg2hex[reg] << 4;
 111 }
 112
 113 static inline void reg_set_seen(struct bpf_jit *jit, u32 b1)
 114 {
 115         u32 r1 = reg2hex[b1];
 116
 117         if (!jit->seen_reg[r1] && r1 >= 6 && r1 <= 15)
 118                 jit->seen_reg[r1] = 1;
 119 }
 120
 121 #define REG_SET_SEEN(b1)                                        \
 122 ({                                                              \
 123         reg_set_seen(jit, b1);                                  \
 124 })
 125
 126 #define REG_SEEN(b1) jit->seen_reg[reg2hex[(b1)]]
 127
 128 /*
 129  * EMIT macros for code generation
 130  */
 131
 132 #define _EMIT2(op)                                              \
 133 ({                                                              \
 134         if (jit->prg_buf)                                       \
 135                 *(u16 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op;        \
 136         jit->prg += 2;                                          \
 137 })
 138
 139 #define EMIT2(op, b1, b2)                                       \
 140 ({                                                              \
 141         _EMIT2(op | reg(b1, b2));                               \
 142         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 143         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 144 })
 145
 146 #define _EMIT4(op)                                              \
 147 ({                                                              \
 148         if (jit->prg_buf)                                       \
 149                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op;        \
 150         jit->prg += 4;                                          \
 151 })
 152
 153 #define EMIT4(op, b1, b2)                                       \
 154 ({                                                              \
 155         _EMIT4(op | reg(b1, b2));                               \
 156         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 157         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 158 })
 159
 160 #define EMIT4_RRF(op, b1, b2, b3)                               \
 161 ({                                                              \
 162         _EMIT4(op | reg_high(b3) << 8 | reg(b1, b2));           \
 163         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 164         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 165         REG_SET_SEEN(b3);                                       \
 166 })
 167
 168 #define _EMIT4_DISP(op, disp)                                   \
 169 ({                                                              \
 170         unsigned int __disp = (disp) & 0xfff;                   \
 171         _EMIT4(op | __disp);                                    \
 172 })
 173
 174 #define EMIT4_DISP(op, b1, b2, disp)                            \
 175 ({                                                              \
 176         _EMIT4_DISP(op | reg_high(b1) << 16 |                   \
 177                     reg_high(b2) << 8, disp);                   \
 178         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 179         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 180 })
 181
 182 #define EMIT4_IMM(op, b1, imm)                                  \
 183 ({                                                              \
 184         unsigned int __imm = (imm) & 0xffff;                    \
 185         _EMIT4(op | reg_high(b1) << 16 | __imm);                \
 186         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 187 })
 188
 189 #define EMIT4_PCREL(op, pcrel)                                  \
 190 ({                                                              \
 191         long __pcrel = ((pcrel) >> 1) & 0xffff;                 \
 192         _EMIT4(op | __pcrel);                                   \
 193 })
 194
 195 #define _EMIT6(op1, op2)                                        \
 196 ({                                                              \
 197         if (jit->prg_buf) {                                     \
 198                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op1;       \
 199                 *(u16 *) (jit->prg_buf + jit->prg + 4) = op2;   \
 200         }                                                       \
 201         jit->prg += 6;                                          \
 202 })
 203
 204 #define _EMIT6_DISP(op1, op2, disp)                             \
 205 ({                                                              \
 206         unsigned int __disp = (disp) & 0xfff;                   \
 207         _EMIT6(op1 | __disp, op2);                              \
 208 })
 209
 210 #define _EMIT6_DISP_LH(op1, op2, disp)                          \
 211 ({                                                              \
 212         u32 _disp = (u32) disp;                                 \
 213         unsigned int __disp_h = _disp & 0xff000;                \
 214         unsigned int __disp_l = _disp & 0x00fff;                \
 215         _EMIT6(op1 | __disp_l, op2 | __disp_h >> 4);            \
 216 })
 217
 218 #define EMIT6_DISP_LH(op1, op2, b1, b2, b3, disp)               \
 219 ({                                                              \
 220         _EMIT6_DISP_LH(op1 | reg(b1, b2) << 16 |                \
 221                        reg_high(b3) << 8, op2, disp);           \
 222         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 223         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 224         REG_SET_SEEN(b3);                                       \
 225 })
 226
 227 #define EMIT6_PCREL_LABEL(op1, op2, b1, b2, label, mask)        \
 228 ({                                                              \
 229         int rel = (jit->labels[label] - jit->prg) >> 1;         \
 230         _EMIT6(op1 | reg(b1, b2) << 16 | (rel & 0xffff),        \
 231                op2 | mask << 12);                               \
 232         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 233         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 234 })
 235
 236 #define EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(op1, op2, b1, imm, label, mask)   \
 237 ({                                                              \
 238         int rel = (jit->labels[label] - jit->prg) >> 1;         \
 239         _EMIT6(op1 | (reg_high(b1) | mask) << 16 |              \
 240                 (rel & 0xffff), op2 | (imm & 0xff) << 8);       \
 241         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 242         BUILD_BUG_ON(((unsigned long) imm) > 0xff);             \
 243 })
 244
 245 #define EMIT6_PCREL(op1, op2, b1, b2, i, off, mask)             \
 246 ({                                                              \
 247         /* Branch instruction needs 6 bytes */                  \
 248         int rel = (addrs[i + off + 1] - (addrs[i + 1] - 6)) / 2;\
 249         _EMIT6(op1 | reg(b1, b2) << 16 | (rel & 0xffff), op2 | mask);   \
 250         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 251         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 252 })
 253
 254 #define _EMIT6_IMM(op, imm)                                     \
 255 ({                                                              \
 256         unsigned int __imm = (imm);                             \
 257         _EMIT6(op | (__imm >> 16), __imm & 0xffff);             \
 258 })
 259
 260 #define EMIT6_IMM(op, b1, imm)                                  \
 261 ({                                                              \
 262         _EMIT6_IMM(op | reg_high(b1) << 16, imm);               \
 263         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 264 })
 265
 266 #define EMIT_CONST_U32(val)                                     \
 267 ({                                                              \
 268         unsigned int ret;                                       \
 269         ret = jit->lit - jit->base_ip;                          \
 270         jit->seen |= SEEN_LITERAL;                              \
 271         if (jit->prg_buf)                                       \
 272                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->lit) = (u32) val; \
 273         jit->lit += 4;                                          \
 274         ret;                                                    \
 275 })
 276
 277 #define EMIT_CONST_U64(val)                                     \
 278 ({                                                              \
 279         unsigned int ret;                                       \
 280         ret = jit->lit - jit->base_ip;                          \
 281         jit->seen |= SEEN_LITERAL;                              \
 282         if (jit->prg_buf)                                       \
 283                 *(u64 *) (jit->prg_buf + jit->lit) = (u64) val; \
 284         jit->lit += 8;                                          \
 285         ret;                                                    \
 286 })
 287
 288 #define EMIT_ZERO(b1)                                           \
 289 ({                                                              \
 290         /* llgfr %dst,%dst (zero extend to 64 bit) */           \
 291         EMIT4(0xb9160000, b1, b1);                              \
 292         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 293 })
 294
 295 /*
 296  * Fill whole space with illegal instructions
 297  */
 298 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 299 {
 300         memset(area, 0, size);
 301 }
 302
 303 /*
 304  * Save registers from "rs" (register start) to "re" (register end) on stack
 305  */
 306 static void save_regs(struct bpf_jit *jit, u32 rs, u32 re)
 307 {
 308         u32 off = STK_OFF_R6 + (rs - 6) * 8;
 309
 310         if (rs == re)
 311                 /* stg %rs,off(%r15) */
 312                 _EMIT6(0xe300f000 | rs << 20 | off, 0x0024);
 313         else
 314                 /* stmg %rs,%re,off(%r15) */
 315                 _EMIT6_DISP(0xeb00f000 | rs << 20 | re << 16, 0x0024, off);
 316 }
 317
 318 /*
 319  * Restore registers from "rs" (register start) to "re" (register end) on stack
 320  */
 321 static void restore_regs(struct bpf_jit *jit, u32 rs, u32 re)
 322 {
 323         u32 off = STK_OFF_R6 + (rs - 6) * 8;
 324
 325         if (jit->seen & SEEN_STACK)
 326                 off += STK_OFF;
 327
 328         if (rs == re)
 329                 /* lg %rs,off(%r15) */
 330                 _EMIT6(0xe300f000 | rs << 20 | off, 0x0004);
 331         else
 332                 /* lmg %rs,%re,off(%r15) */
 333                 _EMIT6_DISP(0xeb00f000 | rs << 20 | re << 16, 0x0004, off);
 334 }
 335
 336 /*
 337  * Return first seen register (from start)
 338  */
 339 static int get_start(struct bpf_jit *jit, int start)
 340 {
 341         int i;
 342
 343         for (i = start; i <= 15; i++) {
 344                 if (jit->seen_reg[i])
 345                         return i;
 346         }
 347         return 0;
 348 }
 349
 350 /*
 351  * Return last seen register (from start) (gap >= 2)
 352  */
 353 static int get_end(struct bpf_jit *jit, int start)
 354 {
 355         int i;
 356
 357         for (i = start; i < 15; i++) {
 358                 if (!jit->seen_reg[i] && !jit->seen_reg[i + 1])
 359                         return i - 1;
 360         }
 361         return jit->seen_reg[15] ? 15 : 14;
 362 }
 363
 364 #define REGS_SAVE       1
 365 #define REGS_RESTORE    0
 366 /*
 367  * Save and restore clobbered registers (6-15) on stack.
 368  * We save/restore registers in chunks with gap >= 2 registers.
 369  */
 370 static void save_restore_regs(struct bpf_jit *jit, int op)
 371 {
 372
 373         int re = 6, rs;
 374
 375         do {
 376                 rs = get_start(jit, re);
 377                 if (!rs)
 378                         break;
 379                 re = get_end(jit, rs + 1);
 380                 if (op == REGS_SAVE)
 381                         save_regs(jit, rs, re);
 382                 else
 383                         restore_regs(jit, rs, re);
 384                 re++;
 385         } while (re <= 15);
 386 }
 387
 388 /*
 389  * For SKB access %b1 contains the SKB pointer. For "bpf_jit.S"
 390  * we store the SKB header length on the stack and the SKB data
 391  * pointer in REG_SKB_DATA if BPF_REG_AX is not used.
 392  */
 393 static void emit_load_skb_data_hlen(struct bpf_jit *jit)
 394 {
 395         /* Header length: llgf %w1,<len>(%b1) */
 396         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, REG_W1, REG_0, BPF_REG_1,
 397                       offsetof(struct sk_buff, len));
 398         /* s %w1,<data_len>(%b1) */
 399         EMIT4_DISP(0x5b000000, REG_W1, BPF_REG_1,
 400                    offsetof(struct sk_buff, data_len));
 401         /* stg %w1,ST_OFF_HLEN(%r0,%r15) */
 402         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W1, REG_0, REG_15, STK_OFF_HLEN);
 403         if (!(jit->seen & SEEN_REG_AX))
 404                 /* lg %skb_data,data_off(%b1) */
 405                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_SKB_DATA, REG_0,
 406                               BPF_REG_1, offsetof(struct sk_buff, data));
 407 }
 408
 409 /*
 410  * Emit function prologue
 411  *
 412  * Save registers and create stack frame if necessary.
 413  * See stack frame layout desription in "bpf_jit.h"!
 414  */
 415 static void bpf_jit_prologue(struct bpf_jit *jit)
 416 {
 417         if (jit->seen & SEEN_TAIL_CALL) {
 418                 /* xc STK_OFF_TCCNT(4,%r15),STK_OFF_TCCNT(%r15) */
 419                 _EMIT6(0xd703f000 | STK_OFF_TCCNT, 0xf000 | STK_OFF_TCCNT);
 420         } else {
 421                 /* j tail_call_start: NOP if no tail calls are used */
 422                 EMIT4_PCREL(0xa7f40000, 6);
 423                 _EMIT2(0);
 424         }
 425         /* Tail calls have to skip above initialization */
 426         jit->tail_call_start = jit->prg;
 427         /* Save registers */
 428         save_restore_regs(jit, REGS_SAVE);
 429         /* Setup literal pool */
 430         if (jit->seen & SEEN_LITERAL) {
 431                 /* basr %r13,0 */
 432                 EMIT2(0x0d00, REG_L, REG_0);
 433                 jit->base_ip = jit->prg;
 434         }
 435         /* Setup stack and backchain */
 436         if (jit->seen & SEEN_STACK) {
 437                 if (jit->seen & SEEN_FUNC)
 438                         /* lgr %w1,%r15 (backchain) */
 439                         EMIT4(0xb9040000, REG_W1, REG_15);
 440                 /* la %bfp,STK_160_UNUSED(%r15) (BPF frame pointer) */
 441                 EMIT4_DISP(0x41000000, BPF_REG_FP, REG_15, STK_160_UNUSED);
 442                 /* aghi %r15,-STK_OFF */
 443                 EMIT4_IMM(0xa70b0000, REG_15, -STK_OFF);
 444                 if (jit->seen & SEEN_FUNC)
 445                         /* stg %w1,152(%r15) (backchain) */
 446                         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W1, REG_0,
 447                                       REG_15, 152);
 448         }
 449         if (jit->seen & SEEN_SKB)
 450                 emit_load_skb_data_hlen(jit);
 451         if (jit->seen & SEEN_SKB_CHANGE)
 452                 /* stg %b1,ST_OFF_SKBP(%r0,%r15) */
 453                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W1, REG_0, REG_15,
 454                               STK_OFF_SKBP);
 455 }
 456
 457 /*
 458  * Function epilogue
 459  */
 460 static void bpf_jit_epilogue(struct bpf_jit *jit)
 461 {
 462         /* Return 0 */
 463         if (jit->seen & SEEN_RET0) {
 464                 jit->ret0_ip = jit->prg;
 465                 /* lghi %b0,0 */
 466                 EMIT4_IMM(0xa7090000, BPF_REG_0, 0);
 467         }
 468         jit->exit_ip = jit->prg;
 469         /* Load exit code: lgr %r2,%b0 */
 470         EMIT4(0xb9040000, REG_2, BPF_REG_0);
 471         /* Restore registers */
 472         save_restore_regs(jit, REGS_RESTORE);
 473         /* br %r14 */
 474         _EMIT2(0x07fe);
 475 }
 476
 477 /*
 478  * Compile one eBPF instruction into s390x code
 479  *
 480  * NOTE: Use noinline because for gcov (-fprofile-arcs) gcc allocates a lot of
 481  * stack space for the large switch statement.
 482  */
 483 static noinline int bpf_jit_insn(struct bpf_jit *jit, struct bpf_prog *fp, int i)
 484 {
 485         struct bpf_insn *insn = &fp->insnsi[i];
 486         int jmp_off, last, insn_count = 1;
 487         unsigned int func_addr, mask;
 488         u32 dst_reg = insn->dst_reg;
 489         u32 src_reg = insn->src_reg;
 490         u32 *addrs = jit->addrs;
 491         s32 imm = insn->imm;
 492         s16 off = insn->off;
 493
 494         if (dst_reg == BPF_REG_AX || src_reg == BPF_REG_AX)
 495                 jit->seen |= SEEN_REG_AX;
 496         switch (insn->code) {
 497         /*
 498          * BPF_MOV
 499          */
 500         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X: /* dst = (u32) src */
 501                 /* llgfr %dst,%src */
 502                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, src_reg);
 503                 break;
 504         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X: /* dst = src */
 505                 /* lgr %dst,%src */
 506                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, src_reg);
 507                 break;
 508         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K: /* dst = (u32) imm */
 509                 /* llilf %dst,imm */
 510                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, dst_reg, imm);
 511                 break;
 512         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K: /* dst = imm */
 513                 /* lgfi %dst,imm */
 514                 EMIT6_IMM(0xc0010000, dst_reg, imm);
 515                 break;
 516         /*
 517          * BPF_LD 64
 518          */
 519         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW: /* dst = (u64) imm */
 520         {
 521                 /* 16 byte instruction that uses two 'struct bpf_insn' */
 522                 u64 imm64;
 523
 524                 imm64 = (u64)(u32) insn[0].imm | ((u64)(u32) insn[1].imm) << 32;
 525                 /* lg %dst,<d(imm)>(%l) */
 526                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, dst_reg, REG_0, REG_L,
 527                               EMIT_CONST_U64(imm64));
 528                 insn_count = 2;
 529                 break;
 530         }
 531         /*
 532          * BPF_ADD
 533          */
 534         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X: /* dst = (u32) dst + (u32) src */
 535                 /* ar %dst,%src */
 536                 EMIT2(0x1a00, dst_reg, src_reg);
 537                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 538                 break;
 539         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X: /* dst = dst + src */
 540                 /* agr %dst,%src */
 541                 EMIT4(0xb9080000, dst_reg, src_reg);
 542                 break;
 543         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K: /* dst = (u32) dst + (u32) imm */
 544                 if (!imm)
 545                         break;
 546                 /* alfi %dst,imm */
 547                 EMIT6_IMM(0xc20b0000, dst_reg, imm);
 548                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 549                 break;
 550         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K: /* dst = dst + imm */
 551                 if (!imm)
 552                         break;
 553                 /* agfi %dst,imm */
 554                 EMIT6_IMM(0xc2080000, dst_reg, imm);
 555                 break;
 556         /*
 557          * BPF_SUB
 558          */
 559         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X: /* dst = (u32) dst - (u32) src */
 560                 /* sr %dst,%src */
 561                 EMIT2(0x1b00, dst_reg, src_reg);
 562                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 563                 break;
 564         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X: /* dst = dst - src */
 565                 /* sgr %dst,%src */
 566                 EMIT4(0xb9090000, dst_reg, src_reg);
 567                 break;
 568         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K: /* dst = (u32) dst - (u32) imm */
 569                 if (!imm)
 570                         break;
 571                 /* alfi %dst,-imm */
 572                 EMIT6_IMM(0xc20b0000, dst_reg, -imm);
 573                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 574                 break;
 575         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K: /* dst = dst - imm */
 576                 if (!imm)
 577                         break;
 578                 /* agfi %dst,-imm */
 579                 EMIT6_IMM(0xc2080000, dst_reg, -imm);
 580                 break;
 581         /*
 582          * BPF_MUL
 583          */
 584         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X: /* dst = (u32) dst * (u32) src */
 585                 /* msr %dst,%src */
 586                 EMIT4(0xb2520000, dst_reg, src_reg);
 587                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 588                 break;
 589         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X: /* dst = dst * src */
 590                 /* msgr %dst,%src */
 591                 EMIT4(0xb90c0000, dst_reg, src_reg);
 592                 break;
 593         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K: /* dst = (u32) dst * (u32) imm */
 594                 if (imm == 1)
 595                         break;
 596                 /* msfi %r5,imm */
 597                 EMIT6_IMM(0xc2010000, dst_reg, imm);
 598                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 599                 break;
 600         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K: /* dst = dst * imm */
 601                 if (imm == 1)
 602                         break;
 603                 /* msgfi %dst,imm */
 604                 EMIT6_IMM(0xc2000000, dst_reg, imm);
 605                 break;
 606         /*
 607          * BPF_DIV / BPF_MOD
 608          */
 609         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X: /* dst = (u32) dst / (u32) src */
 610         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X: /* dst = (u32) dst % (u32) src */
 611         {
 612                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 613
 614                 jit->seen |= SEEN_RET0;
 615                 /* ltr %src,%src (if src == 0 goto fail) */
 616                 EMIT2(0x1200, src_reg, src_reg);
 617                 /* jz <ret0> */
 618                 EMIT4_PCREL(0xa7840000, jit->ret0_ip - jit->prg);
 619                 /* lhi %w0,0 */
 620                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 0);
 621                 /* lr %w1,%dst */
 622                 EMIT2(0x1800, REG_W1, dst_reg);
 623                 /* dlr %w0,%src */
 624                 EMIT4(0xb9970000, REG_W0, src_reg);
 625                 /* llgfr %dst,%rc */
 626                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, rc_reg);
 627                 break;
 628         }
 629         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X: /* dst = dst / src */
 630         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X: /* dst = dst % src */
 631         {
 632                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 633
 634                 jit->seen |= SEEN_RET0;
 635                 /* ltgr %src,%src (if src == 0 goto fail) */
 636                 EMIT4(0xb9020000, src_reg, src_reg);
 637                 /* jz <ret0> */
 638                 EMIT4_PCREL(0xa7840000, jit->ret0_ip - jit->prg);
 639                 /* lghi %w0,0 */
 640                 EMIT4_IMM(0xa7090000, REG_W0, 0);
 641                 /* lgr %w1,%dst */
 642                 EMIT4(0xb9040000, REG_W1, dst_reg);
 643                 /* dlgr %w0,%dst */
 644                 EMIT4(0xb9870000, REG_W0, src_reg);
 645                 /* lgr %dst,%rc */
 646                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, rc_reg);
 647                 break;
 648         }
 649         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K: /* dst = (u32) dst / (u32) imm */
 650         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K: /* dst = (u32) dst % (u32) imm */
 651         {
 652                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 653
 654                 if (imm == 1) {
 655                         if (BPF_OP(insn->code) == BPF_MOD)
 656                                 /* lhgi %dst,0 */
 657                                 EMIT4_IMM(0xa7090000, dst_reg, 0);
 658                         break;
 659                 }
 660                 /* lhi %w0,0 */
 661                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 0);
 662                 /* lr %w1,%dst */
 663                 EMIT2(0x1800, REG_W1, dst_reg);
 664                 /* dl %w0,<d(imm)>(%l) */
 665                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0097, REG_W0, REG_0, REG_L,
 666                               EMIT_CONST_U32(imm));
 667                 /* llgfr %dst,%rc */
 668                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, rc_reg);
 669                 break;
 670         }
 671         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K: /* dst = dst / imm */
 672         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K: /* dst = dst % imm */
 673         {
 674                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 675
 676                 if (imm == 1) {
 677                         if (BPF_OP(insn->code) == BPF_MOD)
 678                                 /* lhgi %dst,0 */
 679                                 EMIT4_IMM(0xa7090000, dst_reg, 0);
 680                         break;
 681                 }
 682                 /* lghi %w0,0 */
 683                 EMIT4_IMM(0xa7090000, REG_W0, 0);
 684                 /* lgr %w1,%dst */
 685                 EMIT4(0xb9040000, REG_W1, dst_reg);
 686                 /* dlg %w0,<d(imm)>(%l) */
 687                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0087, REG_W0, REG_0, REG_L,
 688                               EMIT_CONST_U64(imm));
 689                 /* lgr %dst,%rc */
 690                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, rc_reg);
 691                 break;
 692         }
 693         /*
 694          * BPF_AND
 695          */
 696         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X: /* dst = (u32) dst & (u32) src */
 697                 /* nr %dst,%src */
 698                 EMIT2(0x1400, dst_reg, src_reg);
 699                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 700                 break;
 701         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X: /* dst = dst & src */
 702                 /* ngr %dst,%src */
 703                 EMIT4(0xb9800000, dst_reg, src_reg);
 704                 break;
 705         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K: /* dst = (u32) dst & (u32) imm */
 706                 /* nilf %dst,imm */
 707                 EMIT6_IMM(0xc00b0000, dst_reg, imm);
 708                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 709                 break;
 710         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K: /* dst = dst & imm */
 711                 /* ng %dst,<d(imm)>(%l) */
 712                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0080, dst_reg, REG_0, REG_L,
 713                               EMIT_CONST_U64(imm));
 714                 break;
 715         /*
 716          * BPF_OR
 717          */
 718         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X: /* dst = (u32) dst | (u32) src */
 719                 /* or %dst,%src */
 720                 EMIT2(0x1600, dst_reg, src_reg);
 721                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 722                 break;
 723         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X: /* dst = dst | src */
 724                 /* ogr %dst,%src */
 725                 EMIT4(0xb9810000, dst_reg, src_reg);
 726                 break;
 727         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K: /* dst = (u32) dst | (u32) imm */
 728                 /* oilf %dst,imm */
 729                 EMIT6_IMM(0xc00d0000, dst_reg, imm);
 730                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 731                 break;
 732         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K: /* dst = dst | imm */
 733                 /* og %dst,<d(imm)>(%l) */
 734                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0081, dst_reg, REG_0, REG_L,
 735                               EMIT_CONST_U64(imm));
 736                 break;
 737         /*
 738          * BPF_XOR
 739          */
 740         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X: /* dst = (u32) dst ^ (u32) src */
 741                 /* xr %dst,%src */
 742                 EMIT2(0x1700, dst_reg, src_reg);
 743                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 744                 break;
 745         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X: /* dst = dst ^ src */
 746                 /* xgr %dst,%src */
 747                 EMIT4(0xb9820000, dst_reg, src_reg);
 748                 break;
 749         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K: /* dst = (u32) dst ^ (u32) imm */
 750                 if (!imm)
 751                         break;
 752                 /* xilf %dst,imm */
 753                 EMIT6_IMM(0xc0070000, dst_reg, imm);
 754                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 755                 break;
 756         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K: /* dst = dst ^ imm */
 757                 /* xg %dst,<d(imm)>(%l) */
 758                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0082, dst_reg, REG_0, REG_L,
 759                               EMIT_CONST_U64(imm));
 760                 break;
 761         /*
 762          * BPF_LSH
 763          */
 764         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X: /* dst = (u32) dst << (u32) src */
 765                 /* sll %dst,0(%src) */
 766                 EMIT4_DISP(0x89000000, dst_reg, src_reg, 0);
 767                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 768                 break;
 769         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X: /* dst = dst << src */
 770                 /* sllg %dst,%dst,0(%src) */
 771                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 772                 break;
 773         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K: /* dst = (u32) dst << (u32) imm */
 774                 if (imm == 0)
 775                         break;
 776                 /* sll %dst,imm(%r0) */
 777                 EMIT4_DISP(0x89000000, dst_reg, REG_0, imm);
 778                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 779                 break;
 780         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K: /* dst = dst << imm */
 781                 if (imm == 0)
 782                         break;
 783                 /* sllg %dst,%dst,imm(%r0) */
 784                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 785                 break;
 786         /*
 787          * BPF_RSH
 788          */
 789         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X: /* dst = (u32) dst >> (u32) src */
 790                 /* srl %dst,0(%src) */
 791                 EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, src_reg, 0);
 792                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 793                 break;
 794         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X: /* dst = dst >> src */
 795                 /* srlg %dst,%dst,0(%src) */
 796                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000c, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 797                 break;
 798         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K: /* dst = (u32) dst >> (u32) imm */
 799                 if (imm == 0)
 800                         break;
 801                 /* srl %dst,imm(%r0) */
 802                 EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, REG_0, imm);
 803                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 804                 break;
 805         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K: /* dst = dst >> imm */
 806                 if (imm == 0)
 807                         break;
 808                 /* srlg %dst,%dst,imm(%r0) */
 809                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000c, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 810                 break;
 811         /*
 812          * BPF_ARSH
 813          */
 814         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X: /* ((s64) dst) >>= src */
 815                 /* srag %dst,%dst,0(%src) */
 816                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000a, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 817                 break;
 818         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K: /* ((s64) dst) >>= imm */
 819                 if (imm == 0)
 820                         break;
 821                 /* srag %dst,%dst,imm(%r0) */
 822                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000a, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 823                 break;
 824         /*
 825          * BPF_NEG
 826          */
 827         case BPF_ALU | BPF_NEG: /* dst = (u32) -dst */
 828                 /* lcr %dst,%dst */
 829                 EMIT2(0x1300, dst_reg, dst_reg);
 830                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 831                 break;
 832         case BPF_ALU64 | BPF_NEG: /* dst = -dst */
 833                 /* lcgr %dst,%dst */
 834                 EMIT4(0xb9130000, dst_reg, dst_reg);
 835                 break;
 836         /*
 837          * BPF_FROM_BE/LE
 838          */
 839         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 840                 /* s390 is big endian, therefore only clear high order bytes */
 841                 switch (imm) {
 842                 case 16: /* dst = (u16) cpu_to_be16(dst) */
 843                         /* llghr %dst,%dst */
 844                         EMIT4(0xb9850000, dst_reg, dst_reg);
 845                         break;
 846                 case 32: /* dst = (u32) cpu_to_be32(dst) */
 847                         /* llgfr %dst,%dst */
 848                         EMIT4(0xb9160000, dst_reg, dst_reg);
 849                         break;
 850                 case 64: /* dst = (u64) cpu_to_be64(dst) */
 851                         break;
 852                 }
 853                 break;
 854         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 855                 switch (imm) {
 856                 case 16: /* dst = (u16) cpu_to_le16(dst) */
 857                         /* lrvr %dst,%dst */
 858                         EMIT4(0xb91f0000, dst_reg, dst_reg);
 859                         /* srl %dst,16(%r0) */
 860                         EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, REG_0, 16);
 861                         /* llghr %dst,%dst */
 862                         EMIT4(0xb9850000, dst_reg, dst_reg);
 863                         break;
 864                 case 32: /* dst = (u32) cpu_to_le32(dst) */
 865                         /* lrvr %dst,%dst */
 866                         EMIT4(0xb91f0000, dst_reg, dst_reg);
 867                         /* llgfr %dst,%dst */
 868                         EMIT4(0xb9160000, dst_reg, dst_reg);
 869                         break;
 870                 case 64: /* dst = (u64) cpu_to_le64(dst) */
 871                         /* lrvgr %dst,%dst */
 872                         EMIT4(0xb90f0000, dst_reg, dst_reg);
 873                         break;
 874                 }
 875                 break;
 876         /*
 877          * BPF_ST(X)
 878          */
 879         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B: /* *(u8 *)(dst + off) = src_reg */
 880                 /* stcy %src,off(%dst) */
 881                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0072, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 882                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 883                 break;
 884         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H: /* (u16 *)(dst + off) = src */
 885                 /* sthy %src,off(%dst) */
 886                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0070, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 887                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 888                 break;
 889         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) = src */
 890                 /* sty %src,off(%dst) */
 891                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0050, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 892                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 893                 break;
 894         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW: /* (u64 *)(dst + off) = src */
 895                 /* stg %src,off(%dst) */
 896                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 897                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 898                 break;
 899         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B: /* *(u8 *)(dst + off) = imm */
 900                 /* lhi %w0,imm */
 901                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, (u8) imm);
 902                 /* stcy %w0,off(dst) */
 903                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0072, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 904                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 905                 break;
 906         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H: /* (u16 *)(dst + off) = imm */
 907                 /* lhi %w0,imm */
 908                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, (u16) imm);
 909                 /* sthy %w0,off(dst) */
 910                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0070, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 911                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 912                 break;
 913         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) = imm */
 914                 /* llilf %w0,imm  */
 915                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, REG_W0, (u32) imm);
 916                 /* sty %w0,off(%dst) */
 917                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0050, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 918                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 919                 break;
 920         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW: /* *(u64 *)(dst + off) = imm */
 921                 /* lgfi %w0,imm */
 922                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W0, imm);
 923                 /* stg %w0,off(%dst) */
 924                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 925                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 926                 break;
 927         /*
 928          * BPF_STX XADD (atomic_add)
 929          */
 930         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) += src */
 931                 /* laal %w0,%src,off(%dst) */
 932                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00fa, REG_W0, src_reg,
 933                               dst_reg, off);
 934                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 935                 break;
 936         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW: /* *(u64 *)(dst + off) += src */
 937                 /* laalg %w0,%src,off(%dst) */
 938                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00ea, REG_W0, src_reg,
 939                               dst_reg, off);
 940                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 941                 break;
 942         /*
 943          * BPF_LDX
 944          */
 945         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B: /* dst = *(u8 *)(ul) (src + off) */
 946                 /* llgc %dst,0(off,%src) */
 947                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0090, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 948                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 949                 break;
 950         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H: /* dst = *(u16 *)(ul) (src + off) */
 951                 /* llgh %dst,0(off,%src) */
 952                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0091, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 953                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 954                 break;
 955         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W: /* dst = *(u32 *)(ul) (src + off) */
 956                 /* llgf %dst,off(%src) */
 957                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 958                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 959                 break;
 960         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW: /* dst = *(u64 *)(ul) (src + off) */
 961                 /* lg %dst,0(off,%src) */
 962                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 963                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 964                 break;
 965         /*
 966          * BPF_JMP / CALL
 967          */
 968         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 969         {
 970                 /*
 971                  * b0 = (__bpf_call_base + imm)(b1, b2, b3, b4, b5)
 972                  */
 973                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 974
 975                 REG_SET_SEEN(BPF_REG_5);
 976                 jit->seen |= SEEN_FUNC;
 977                 /* lg %w1,<d(imm)>(%l) */
 978                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_W1, REG_0, REG_L,
 979                               EMIT_CONST_U64(func));
 980                 /* basr %r14,%w1 */
 981                 EMIT2(0x0d00, REG_14, REG_W1);
 982                 /* lgr %b0,%r2: load return value into %b0 */
 983                 EMIT4(0xb9040000, BPF_REG_0, REG_2);
 984                 if (bpf_helper_changes_skb_data((void *)func)) {
 985                         jit->seen |= SEEN_SKB_CHANGE;
 986                         /* lg %b1,ST_OFF_SKBP(%r15) */
 987                         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, BPF_REG_1, REG_0,
 988                                       REG_15, STK_OFF_SKBP);
 989                         emit_load_skb_data_hlen(jit);
 990                 }
 991                 break;
 992         }
 993         case BPF_JMP | BPF_CALL | BPF_X:
 994                 /*
 995                  * Implicit input:
 996                  *  B1: pointer to ctx
 997                  *  B2: pointer to bpf_array
 998                  *  B3: index in bpf_array
 999                  */
1000                 jit->seen |= SEEN_TAIL_CALL;
1001
1002                 /*
1003                  * if (index >= array->map.max_entries)
1004                  *         goto out;
1005                  */
1006
1007                 /* llgf %w1,map.max_entries(%b2) */
1008                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, REG_W1, REG_0, BPF_REG_2,
1009                               offsetof(struct bpf_array, map.max_entries));
1010                 /* clgrj %b3,%w1,0xa,label0: if %b3 >= %w1 goto out */
1011                 EMIT6_PCREL_LABEL(0xec000000, 0x0065, BPF_REG_3,
1012                                   REG_W1, 0, 0xa);
1013
1014                 /*
1015                  * if (tail_call_cnt++ > MAX_TAIL_CALL_CNT)
1016                  *         goto out;
1017                  */
1018
1019                 if (jit->seen & SEEN_STACK)
1020                         off = STK_OFF_TCCNT + STK_OFF;
1021                 else
1022                         off = STK_OFF_TCCNT;
1023                 /* lhi %w0,1 */
1024                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 1);
1025                 /* laal %w1,%w0,off(%r15) */
1026                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00fa, REG_W1, REG_W0, REG_15, off);
1027                 /* clij %w1,MAX_TAIL_CALL_CNT,0x2,label0 */
1028                 EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(0xec000000, 0x007f, REG_W1,
1029                                       MAX_TAIL_CALL_CNT, 0, 0x2);
1030
1031                 /*
1032                  * prog = array->ptrs[index];
1033                  * if (prog == NULL)
1034                  *         goto out;
1035                  */
1036
1037                 /* sllg %r1,%b3,3: %r1 = index * 8 */
1038                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, REG_1, BPF_REG_3, REG_0, 3);
1039                 /* lg %r1,prog(%b2,%r1) */
1040                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_1, BPF_REG_2,
1041                               REG_1, offsetof(struct bpf_array, ptrs));
1042                 /* clgij %r1,0,0x8,label0 */
1043                 EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(0xec000000, 0x007d, REG_1, 0, 0, 0x8);
1044
1045                 /*
1046                  * Restore registers before calling function
1047                  */
1048                 save_restore_regs(jit, REGS_RESTORE);
1049
1050                 /*
1051                  * goto *(prog->bpf_func + tail_call_start);
1052                  */
1053
1054                 /* lg %r1,bpf_func(%r1) */
1055                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_1, REG_1, REG_0,
1056                               offsetof(struct bpf_prog, bpf_func));
1057                 /* bc 0xf,tail_call_start(%r1) */
1058                 _EMIT4(0x47f01000 + jit->tail_call_start);
1059                 /* out: */
1060                 jit->labels[0] = jit->prg;
1061                 break;
1062         case BPF_JMP | BPF_EXIT: /* return b0 */
1063                 last = (i == fp->len - 1) ? 1 : 0;
1064                 if (last && !(jit->seen & SEEN_RET0))
1065                         break;
1066                 /* j <exit> */
1067                 EMIT4_PCREL(0xa7f40000, jit->exit_ip - jit->prg);
1068                 break;
1069         /*
1070          * Branch relative (number of skipped instructions) to offset on
1071          * condition.
1072          *
1073          * Condition code to mask mapping:
1074          *
1075          * CC | Description        | Mask
1076          * ------------------------------
1077          * 0  | Operands equal     |    8
1078          * 1  | First operand low  |    4
1079          * 2  | First operand high |    2
1080          * 3  | Unused             |    1
1081          *
1082          * For s390x relative branches: ip = ip + off_bytes
1083          * For BPF relative branches:   insn = insn + off_insns + 1
1084          *
1085          * For example for s390x with offset 0 we jump to the branch
1086          * instruction itself (loop) and for BPF with offset 0 we
1087          * branch to the instruction behind the branch.
1088          */
1089         case BPF_JMP | BPF_JA: /* if (true) */
1090                 mask = 0xf000; /* j */
1091                 goto branch_oc;
1092         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K: /* ((s64) dst > (s64) imm) */
1093                 mask = 0x2000; /* jh */
1094                 goto branch_ks;
1095         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K: /* ((s64) dst >= (s64) imm) */
1096                 mask = 0xa000; /* jhe */
1097                 goto branch_ks;
1098         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K: /* (dst_reg > imm) */
1099                 mask = 0x2000; /* jh */
1100                 goto branch_ku;
1101         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K: /* (dst_reg >= imm) */
1102                 mask = 0xa000; /* jhe */
1103                 goto branch_ku;
1104         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K: /* (dst_reg != imm) */
1105                 mask = 0x7000; /* jne */
1106                 goto branch_ku;
1107         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K: /* (dst_reg == imm) */
1108                 mask = 0x8000; /* je */
1109                 goto branch_ku;
1110         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K: /* (dst_reg & imm) */
1111                 mask = 0x7000; /* jnz */
1112                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1113                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1114                 /* ngr %w1,%dst */
1115                 EMIT4(0xb9800000, REG_W1, dst_reg);
1116                 goto branch_oc;
1117
1118         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X: /* ((s64) dst > (s64) src) */
1119                 mask = 0x2000; /* jh */
1120                 goto branch_xs;
1121         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X: /* ((s64) dst >= (s64) src) */
1122                 mask = 0xa000; /* jhe */
1123                 goto branch_xs;
1124         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X: /* (dst > src) */
1125                 mask = 0x2000; /* jh */
1126                 goto branch_xu;
1127         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X: /* (dst >= src) */
1128                 mask = 0xa000; /* jhe */
1129                 goto branch_xu;
1130         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X: /* (dst != src) */
1131                 mask = 0x7000; /* jne */
1132                 goto branch_xu;
1133         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X: /* (dst == src) */
1134                 mask = 0x8000; /* je */
1135                 goto branch_xu;
1136         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X: /* (dst & src) */
1137                 mask = 0x7000; /* jnz */
1138                 /* ngrk %w1,%dst,%src */
1139                 EMIT4_RRF(0xb9e40000, REG_W1, dst_reg, src_reg);
1140                 goto branch_oc;
1141 branch_ks:
1142                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1143                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1144                 /* cgrj %dst,%w1,mask,off */
1145                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0064, dst_reg, REG_W1, i, off, mask);
1146                 break;
1147 branch_ku:
1148                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1149                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1150                 /* clgrj %dst,%w1,mask,off */
1151                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0065, dst_reg, REG_W1, i, off, mask);
1152                 break;
1153 branch_xs:
1154                 /* cgrj %dst,%src,mask,off */
1155                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0064, dst_reg, src_reg, i, off, mask);
1156                 break;
1157 branch_xu:
1158                 /* clgrj %dst,%src,mask,off */
1159                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0065, dst_reg, src_reg, i, off, mask);
1160                 break;
1161 branch_oc:
1162                 /* brc mask,jmp_off (branch instruction needs 4 bytes) */
1163                 jmp_off = addrs[i + off + 1] - (addrs[i + 1] - 4);
1164                 EMIT4_PCREL(0xa7040000 | mask << 8, jmp_off);
1165                 break;
1166         /*
1167          * BPF_LD
1168          */
1169         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B: /* b0 = *(u8 *) (skb->data+imm) */
1170         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B: /* b0 = *(u8 *) (skb->data+imm+src) */
1171                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1172                         func_addr = __pa(sk_load_byte_pos);
1173                 else
1174                         func_addr = __pa(sk_load_byte);
1175                 goto call_fn;
1176         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H: /* b0 = *(u16 *) (skb->data+imm) */
1177         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H: /* b0 = *(u16 *) (skb->data+imm+src) */
1178                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1179                         func_addr = __pa(sk_load_half_pos);
1180                 else
1181                         func_addr = __pa(sk_load_half);
1182                 goto call_fn;
1183         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W: /* b0 = *(u32 *) (skb->data+imm) */
1184         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W: /* b0 = *(u32 *) (skb->data+imm+src) */
1185                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1186                         func_addr = __pa(sk_load_word_pos);
1187                 else
1188                         func_addr = __pa(sk_load_word);
1189                 goto call_fn;
1190 call_fn:
1191                 jit->seen |= SEEN_SKB | SEEN_RET0 | SEEN_FUNC;
1192                 REG_SET_SEEN(REG_14); /* Return address of possible func call */
1193
1194                 /*
1195                  * Implicit input:
1196                  *  BPF_REG_6    (R7) : skb pointer
1197                  *  REG_SKB_DATA (R12): skb data pointer (if no BPF_REG_AX)
1198                  *
1199                  * Calculated input:
1200                  *  BPF_REG_2    (R3) : offset of byte(s) to fetch in skb
1201                  *  BPF_REG_5    (R6) : return address
1202                  *
1203                  * Output:
1204                  *  BPF_REG_0    (R14): data read from skb
1205                  *
1206                  * Scratch registers (BPF_REG_1-5)
1207                  */
1208
1209                 /* Call function: llilf %w1,func_addr  */
1210                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, REG_W1, func_addr);
1211
1212                 /* Offset: lgfi %b2,imm */
1213                 EMIT6_IMM(0xc0010000, BPF_REG_2, imm);
1214                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)
1215                         /* agfr %b2,%src (%src is s32 here) */
1216                         EMIT4(0xb9180000, BPF_REG_2, src_reg);
1217
1218                 /* Reload REG_SKB_DATA if BPF_REG_AX is used */
1219                 if (jit->seen & SEEN_REG_AX)
1220                         /* lg %skb_data,data_off(%b6) */
1221                         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_SKB_DATA, REG_0,
1222                                       BPF_REG_6, offsetof(struct sk_buff, data));
1223                 /* basr %b5,%w1 (%b5 is call saved) */
1224                 EMIT2(0x0d00, BPF_REG_5, REG_W1);
1225
1226                 /*
1227                  * Note: For fast access we jump directly after the
1228                  * jnz instruction from bpf_jit.S
1229                  */
1230                 /* jnz <ret0> */
1231                 EMIT4_PCREL(0xa7740000, jit->ret0_ip - jit->prg);
1232                 break;
1233         default: /* too complex, give up */
1234                 pr_err("Unknown opcode %02x\n", insn->code);
1235                 return -1;
1236         }
1237         return insn_count;
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Compile eBPF program into s390x code
1242  */
1243 static int bpf_jit_prog(struct bpf_jit *jit, struct bpf_prog *fp)
1244 {
1245         int i, insn_count;
1246
1247         jit->lit = jit->lit_start;
1248         jit->prg = 0;
1249
1250         bpf_jit_prologue(jit);
1251         for (i = 0; i < fp->len; i += insn_count) {
1252                 insn_count = bpf_jit_insn(jit, fp, i);
1253                 if (insn_count < 0)
1254                         return -1;
1255                 jit->addrs[i + 1] = jit->prg; /* Next instruction address */
1256         }
1257         bpf_jit_epilogue(jit);
1258
1259         jit->lit_start = jit->prg;
1260         jit->size = jit->lit;
1261         jit->size_prg = jit->prg;
1262         return 0;
1263 }
1264
1265 /*
1266  * Classic BPF function stub. BPF programs will be converted into
1267  * eBPF and then bpf_int_jit_compile() will be called.
1268  */
1269 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
1270 {
1271 }
1272
1273 /*
1274  * Compile eBPF program "fp"
1275  */
1276 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
1277 {
1278         struct bpf_prog *tmp, *orig_fp = fp;
1279         struct bpf_binary_header *header;
1280         bool tmp_blinded = false;
1281         struct bpf_jit jit;
1282         int pass;
1283
1284         if (!bpf_jit_enable)
1285                 return orig_fp;
1286
1287         tmp = bpf_jit_blind_constants(fp);
1288         /*
1289          * If blinding was requested and we failed during blinding,
1290          * we must fall back to the interpreter.
1291          */
1292         if (IS_ERR(tmp))
1293                 return orig_fp;
1294         if (tmp != fp) {
1295                 tmp_blinded = true;
1296                 fp = tmp;
1297         }
1298
1299         memset(&jit, 0, sizeof(jit));
1300         jit.addrs = kcalloc(fp->len + 1, sizeof(*jit.addrs), GFP_KERNEL);
1301         if (jit.addrs == NULL) {
1302                 fp = orig_fp;
1303                 goto out;
1304         }
1305         /*
1306          * Three initial passes:
1307          *   - 1/2: Determine clobbered registers
1308          *   - 3:   Calculate program size and addrs arrray
1309          */
1310         for (pass = 1; pass <= 3; pass++) {
1311                 if (bpf_jit_prog(&jit, fp)) {
1312                         fp = orig_fp;
1313                         goto free_addrs;
1314                 }
1315         }
1316         /*
1317          * Final pass: Allocate and generate program
1318          */
1319         if (jit.size >= BPF_SIZE_MAX) {
1320                 fp = orig_fp;
1321                 goto free_addrs;
1322         }
1323         header = bpf_jit_binary_alloc(jit.size, &jit.prg_buf, 2, jit_fill_hole);
1324         if (!header) {
1325                 fp = orig_fp;
1326                 goto free_addrs;
1327         }
1328         if (bpf_jit_prog(&jit, fp)) {
1329                 fp = orig_fp;
1330                 goto free_addrs;
1331         }
1332         if (bpf_jit_enable > 1) {
1333                 bpf_jit_dump(fp->len, jit.size, pass, jit.prg_buf);
1334                 if (jit.prg_buf)
1335                         print_fn_code(jit.prg_buf, jit.size_prg);
1336         }
1337         if (jit.prg_buf) {
1338                 set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
1339                 fp->bpf_func = (void *) jit.prg_buf;
1340                 fp->jited = 1;
1341         }
1342 free_addrs:
1343         kfree(jit.addrs);
1344 out:
1345         if (tmp_blinded)
1346                 bpf_jit_prog_release_other(fp, fp == orig_fp ?
1347                                            tmp : orig_fp);
1348         return fp;
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Free eBPF program
1353  */
1354 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *fp)
1355 {
1356         unsigned long addr = (unsigned long)fp->bpf_func & PAGE_MASK;
1357         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
1358
1359         if (!fp->jited)
1360                 goto free_filter;
1361
1362         set_memory_rw(addr, header->pages);
1363         bpf_jit_binary_free(header);
1364
1365 free_filter:
1366         bpf_prog_unlock_free(fp);
1367 }