kernel/arch/arm/net/bpf_jit_32.c

   1 /*
   2  * Just-In-Time compiler for BPF filters on 32bit ARM
   3  *
   4  * Copyright (c) 2011 Mircea Gherzan <mgherzan@gmail.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms of the GNU General Public License as published by the
   8  * Free Software Foundation; version 2 of the License.
   9  */
  10
  11 #include <linux/bitops.h>
  12 #include <linux/compiler.h>
  13 #include <linux/errno.h>
  14 #include <linux/filter.h>
  15 #include <linux/netdevice.h>
  16 #include <linux/string.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <linux/if_vlan.h>
  19
  20 #include <asm/cacheflush.h>
  21 #include <asm/hwcap.h>
  22 #include <asm/opcodes.h>
  23
  24 #include "bpf_jit_32.h"
  25
  26 /*
  27  * ABI:
  28  *
  29  * r0   scratch register
  30  * r4   BPF register A
  31  * r5   BPF register X
  32  * r6   pointer to the skb
  33  * r7   skb->data
  34  * r8   skb_headlen(skb)
  35  */
  36
  37 #define r_scratch       ARM_R0
  38 /* r1-r3 are (also) used for the unaligned loads on the non-ARMv7 slowpath */
  39 #define r_off           ARM_R1
  40 #define r_A             ARM_R4
  41 #define r_X             ARM_R5
  42 #define r_skb           ARM_R6
  43 #define r_skb_data      ARM_R7
  44 #define r_skb_hl        ARM_R8
  45
  46 #define SCRATCH_SP_OFFSET       0
  47 #define SCRATCH_OFF(k)          (SCRATCH_SP_OFFSET + 4 * (k))
  48
  49 #define SEEN_MEM                ((1 << BPF_MEMWORDS) - 1)
  50 #define SEEN_MEM_WORD(k)        (1 << (k))
  51 #define SEEN_X                  (1 << BPF_MEMWORDS)
  52 #define SEEN_CALL               (1 << (BPF_MEMWORDS + 1))
  53 #define SEEN_SKB                (1 << (BPF_MEMWORDS + 2))
  54 #define SEEN_DATA               (1 << (BPF_MEMWORDS + 3))
  55
  56 #define FLAG_NEED_X_RESET       (1 << 0)
  57 #define FLAG_IMM_OVERFLOW       (1 << 1)
  58
  59 struct jit_ctx {
  60         const struct bpf_prog *skf;
  61         unsigned idx;
  62         unsigned prologue_bytes;
  63         int ret0_fp_idx;
  64         u32 seen;
  65         u32 flags;
  66         u32 *offsets;
  67         u32 *target;
  68 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
  69         u16 epilogue_bytes;
  70         u16 imm_count;
  71         u32 *imms;
  72 #endif
  73 };
  74
  75 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  76
  77 static u64 jit_get_skb_b(struct sk_buff *skb, unsigned offset)
  78 {
  79         u8 ret;
  80         int err;
  81
  82         err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 1);
  83
  84         return (u64)err << 32 | ret;
  85 }
  86
  87 static u64 jit_get_skb_h(struct sk_buff *skb, unsigned offset)
  88 {
  89         u16 ret;
  90         int err;
  91
  92         err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 2);
  93
  94         return (u64)err << 32 | ntohs(ret);
  95 }
  96
  97 static u64 jit_get_skb_w(struct sk_buff *skb, unsigned offset)
  98 {
  99         u32 ret;
 100         int err;
 101
 102         err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 4);
 103
 104         return (u64)err << 32 | ntohl(ret);
 105 }
 106
 107 /*
 108  * Wrapper that handles both OABI and EABI and assures Thumb2 interworking
 109  * (where the assembly routines like __aeabi_uidiv could cause problems).
 110  */
 111 static u32 jit_udiv(u32 dividend, u32 divisor)
 112 {
 113         return dividend / divisor;
 114 }
 115
 116 static inline void _emit(int cond, u32 inst, struct jit_ctx *ctx)
 117 {
 118         inst |= (cond << 28);
 119         inst = __opcode_to_mem_arm(inst);
 120
 121         if (ctx->target != NULL)
 122                 ctx->target[ctx->idx] = inst;
 123
 124         ctx->idx++;
 125 }
 126
 127 /*
 128  * Emit an instruction that will be executed unconditionally.
 129  */
 130 static inline void emit(u32 inst, struct jit_ctx *ctx)
 131 {
 132         _emit(ARM_COND_AL, inst, ctx);
 133 }
 134
 135 static u16 saved_regs(struct jit_ctx *ctx)
 136 {
 137         u16 ret = 0;
 138
 139         if ((ctx->skf->len > 1) ||
 140             (ctx->skf->insns[0].code == (BPF_RET | BPF_A)))
 141                 ret |= 1 << r_A;
 142
 143 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 144         ret |= (1 << ARM_FP) | (1 << ARM_IP) | (1 << ARM_LR) | (1 << ARM_PC);
 145 #else
 146         if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 147                 ret |= 1 << ARM_LR;
 148 #endif
 149         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 150                 ret |= 1 << r_skb;
 151         if (ctx->seen & SEEN_DATA)
 152                 ret |= (1 << r_skb_data) | (1 << r_skb_hl);
 153         if (ctx->seen & SEEN_X)
 154                 ret |= 1 << r_X;
 155
 156         return ret;
 157 }
 158
 159 static inline int mem_words_used(struct jit_ctx *ctx)
 160 {
 161         /* yes, we do waste some stack space IF there are "holes" in the set" */
 162         return fls(ctx->seen & SEEN_MEM);
 163 }
 164
 165 static inline bool is_load_to_a(u16 inst)
 166 {
 167         switch (inst) {
 168         case BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN:
 169         case BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS:
 170         case BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS:
 171         case BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS:
 172                 return true;
 173         default:
 174                 return false;
 175         }
 176 }
 177
 178 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 179 {
 180         u32 *ptr;
 181         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 182         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 183                 *ptr++ = __opcode_to_mem_arm(ARM_INST_UDF);
 184 }
 185
 186 static void build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 187 {
 188         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 189         u16 first_inst = ctx->skf->insns[0].code;
 190         u16 off;
 191
 192 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 193         emit(ARM_MOV_R(ARM_IP, ARM_SP), ctx);
 194         emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 195         emit(ARM_SUB_I(ARM_FP, ARM_IP, 4), ctx);
 196 #else
 197         if (reg_set)
 198                 emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 199 #endif
 200
 201         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 202                 emit(ARM_MOV_R(r_skb, ARM_R0), ctx);
 203
 204         if (ctx->seen & SEEN_DATA) {
 205                 off = offsetof(struct sk_buff, data);
 206                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_data, r_skb, off), ctx);
 207                 /* headlen = len - data_len */
 208                 off = offsetof(struct sk_buff, len);
 209                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_hl, r_skb, off), ctx);
 210                 off = offsetof(struct sk_buff, data_len);
 211                 emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 212                 emit(ARM_SUB_R(r_skb_hl, r_skb_hl, r_scratch), ctx);
 213         }
 214
 215         if (ctx->flags & FLAG_NEED_X_RESET)
 216                 emit(ARM_MOV_I(r_X, 0), ctx);
 217
 218         /* do not leak kernel data to userspace */
 219         if ((first_inst != (BPF_RET | BPF_K)) && !(is_load_to_a(first_inst)))
 220                 emit(ARM_MOV_I(r_A, 0), ctx);
 221
 222         /* stack space for the BPF_MEM words */
 223         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 224                 emit(ARM_SUB_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 225 }
 226
 227 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 228 {
 229         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 230
 231         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 232                 emit(ARM_ADD_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 233
 234         reg_set &= ~(1 << ARM_LR);
 235
 236 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 237         /* the first instruction of the prologue was: mov ip, sp */
 238         reg_set &= ~(1 << ARM_IP);
 239         reg_set |= (1 << ARM_SP);
 240         emit(ARM_LDM(ARM_SP, reg_set), ctx);
 241 #else
 242         if (reg_set) {
 243                 if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 244                         reg_set |= 1 << ARM_PC;
 245                 emit(ARM_POP(reg_set), ctx);
 246         }
 247
 248         if (!(ctx->seen & SEEN_CALL))
 249                 emit(ARM_BX(ARM_LR), ctx);
 250 #endif
 251 }
 252
 253 static int16_t imm8m(u32 x)
 254 {
 255         u32 rot;
 256
 257         for (rot = 0; rot < 16; rot++)
 258                 if ((x & ~ror32(0xff, 2 * rot)) == 0)
 259                         return rol32(x, 2 * rot) | (rot << 8);
 260
 261         return -1;
 262 }
 263
 264 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 265
 266 static u16 imm_offset(u32 k, struct jit_ctx *ctx)
 267 {
 268         unsigned i = 0, offset;
 269         u16 imm;
 270
 271         /* on the "fake" run we just count them (duplicates included) */
 272         if (ctx->target == NULL) {
 273                 ctx->imm_count++;
 274                 return 0;
 275         }
 276
 277         while ((i < ctx->imm_count) && ctx->imms[i]) {
 278                 if (ctx->imms[i] == k)
 279                         break;
 280                 i++;
 281         }
 282
 283         if (ctx->imms[i] == 0)
 284                 ctx->imms[i] = k;
 285
 286         /* constants go just after the epilogue */
 287         offset =  ctx->offsets[ctx->skf->len];
 288         offset += ctx->prologue_bytes;
 289         offset += ctx->epilogue_bytes;
 290         offset += i * 4;
 291
 292         ctx->target[offset / 4] = k;
 293
 294         /* PC in ARM mode == address of the instruction + 8 */
 295         imm = offset - (8 + ctx->idx * 4);
 296
 297         if (imm & ~0xfff) {
 298                 /*
 299                  * literal pool is too far, signal it into flags. we
 300                  * can only detect it on the second pass unfortunately.
 301                  */
 302                 ctx->flags |= FLAG_IMM_OVERFLOW;
 303                 return 0;
 304         }
 305
 306         return imm;
 307 }
 308
 309 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ */
 310
 311 /*
 312  * Move an immediate that's not an imm8m to a core register.
 313  */
 314 static inline void emit_mov_i_no8m(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 315 {
 316 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 317         emit(ARM_LDR_I(rd, ARM_PC, imm_offset(val, ctx)), ctx);
 318 #else
 319         emit(ARM_MOVW(rd, val & 0xffff), ctx);
 320         if (val > 0xffff)
 321                 emit(ARM_MOVT(rd, val >> 16), ctx);
 322 #endif
 323 }
 324
 325 static inline void emit_mov_i(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 326 {
 327         int imm12 = imm8m(val);
 328
 329         if (imm12 >= 0)
 330                 emit(ARM_MOV_I(rd, imm12), ctx);
 331         else
 332                 emit_mov_i_no8m(rd, val, ctx);
 333 }
 334
 335 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 6
 336
 337 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 338 {
 339         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R3, r_addr, 1), ctx);
 340         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 341         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 3), ctx);
 342         _emit(cond, ARM_LSL_I(ARM_R3, ARM_R3, 16), ctx);
 343         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R0, r_addr, 2), ctx);
 344         _emit(cond, ARM_ORR_S(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 24), ctx);
 345         _emit(cond, ARM_ORR_R(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R2), ctx);
 346         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R3, ARM_R0, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 347 }
 348
 349 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 350 {
 351         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 352         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 1), ctx);
 353         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R2, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 354 }
 355
 356 static inline void emit_swap16(u8 r_dst, u8 r_src, struct jit_ctx *ctx)
 357 {
 358         /* r_dst = (r_src << 8) | (r_src >> 8) */
 359         emit(ARM_LSL_I(ARM_R1, r_src, 8), ctx);
 360         emit(ARM_ORR_S(r_dst, ARM_R1, r_src, SRTYPE_LSR, 8), ctx);
 361
 362         /*
 363          * we need to mask out the bits set in r_dst[23:16] due to
 364          * the first shift instruction.
 365          *
 366          * note that 0x8ff is the encoded immediate 0x00ff0000.
 367          */
 368         emit(ARM_BIC_I(r_dst, r_dst, 0x8ff), ctx);
 369 }
 370
 371 #else  /* ARMv6+ */
 372
 373 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 374 {
 375         _emit(cond, ARM_LDR_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 376 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 377         _emit(cond, ARM_REV(r_res, r_res), ctx);
 378 #endif
 379 }
 380
 381 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 382 {
 383         _emit(cond, ARM_LDRH_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 384 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 385         _emit(cond, ARM_REV16(r_res, r_res), ctx);
 386 #endif
 387 }
 388
 389 static inline void emit_swap16(u8 r_dst __maybe_unused,
 390                                u8 r_src __maybe_unused,
 391                                struct jit_ctx *ctx __maybe_unused)
 392 {
 393 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 394         emit(ARM_REV16(r_dst, r_src), ctx);
 395 #endif
 396 }
 397
 398 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ < 6 */
 399
 400
 401 /* Compute the immediate value for a PC-relative branch. */
 402 static inline u32 b_imm(unsigned tgt, struct jit_ctx *ctx)
 403 {
 404         u32 imm;
 405
 406         if (ctx->target == NULL)
 407                 return 0;
 408         /*
 409          * BPF allows only forward jumps and the offset of the target is
 410          * still the one computed during the first pass.
 411          */
 412         imm  = ctx->offsets[tgt] + ctx->prologue_bytes - (ctx->idx * 4 + 8);
 413
 414         return imm >> 2;
 415 }
 416
 417 #define OP_IMM3(op, r1, r2, imm_val, ctx)                               \
 418         do {                                                            \
 419                 imm12 = imm8m(imm_val);                                 \
 420                 if (imm12 < 0) {                                        \
 421                         emit_mov_i_no8m(r_scratch, imm_val, ctx);       \
 422                         emit(op ## _R((r1), (r2), r_scratch), ctx);     \
 423                 } else {                                                \
 424                         emit(op ## _I((r1), (r2), imm12), ctx);         \
 425                 }                                                       \
 426         } while (0)
 427
 428 static inline void emit_err_ret(u8 cond, struct jit_ctx *ctx)
 429 {
 430         if (ctx->ret0_fp_idx >= 0) {
 431                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->ret0_fp_idx, ctx)), ctx);
 432                 /* NOP to keep the size constant between passes */
 433                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, ARM_R0), ctx);
 434         } else {
 435                 _emit(cond, ARM_MOV_I(ARM_R0, 0), ctx);
 436                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->skf->len, ctx)), ctx);
 437         }
 438 }
 439
 440 static inline void emit_blx_r(u8 tgt_reg, struct jit_ctx *ctx)
 441 {
 442 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 5
 443         emit(ARM_MOV_R(ARM_LR, ARM_PC), ctx);
 444
 445         if (elf_hwcap & HWCAP_THUMB)
 446                 emit(ARM_BX(tgt_reg), ctx);
 447         else
 448                 emit(ARM_MOV_R(ARM_PC, tgt_reg), ctx);
 449 #else
 450         emit(ARM_BLX_R(tgt_reg), ctx);
 451 #endif
 452 }
 453
 454 static inline void emit_udiv(u8 rd, u8 rm, u8 rn, struct jit_ctx *ctx)
 455 {
 456 #if __LINUX_ARM_ARCH__ == 7
 457         if (elf_hwcap & HWCAP_IDIVA) {
 458                 emit(ARM_UDIV(rd, rm, rn), ctx);
 459                 return;
 460         }
 461 #endif
 462
 463         /*
 464          * For BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K instructions, rm is ARM_R4
 465          * (r_A) and rn is ARM_R0 (r_scratch) so load rn first into
 466          * ARM_R1 to avoid accidentally overwriting ARM_R0 with rm
 467          * before using it as a source for ARM_R1.
 468          *
 469          * For BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X rm is ARM_R4 (r_A) and rn is
 470          * ARM_R5 (r_X) so there is no particular register overlap
 471          * issues.
 472          */
 473         if (rn != ARM_R1)
 474                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R1, rn), ctx);
 475         if (rm != ARM_R0)
 476                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, rm), ctx);
 477
 478         ctx->seen |= SEEN_CALL;
 479         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)jit_udiv, ctx);
 480         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 481
 482         if (rd != ARM_R0)
 483                 emit(ARM_MOV_R(rd, ARM_R0), ctx);
 484 }
 485
 486 static inline void update_on_xread(struct jit_ctx *ctx)
 487 {
 488         if (!(ctx->seen & SEEN_X))
 489                 ctx->flags |= FLAG_NEED_X_RESET;
 490
 491         ctx->seen |= SEEN_X;
 492 }
 493
 494 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 495 {
 496         void *load_func[] = {jit_get_skb_b, jit_get_skb_h, jit_get_skb_w};
 497         const struct bpf_prog *prog = ctx->skf;
 498         const struct sock_filter *inst;
 499         unsigned i, load_order, off, condt;
 500         int imm12;
 501         u32 k;
 502
 503         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 504                 u16 code;
 505
 506                 inst = &(prog->insns[i]);
 507                 /* K as an immediate value operand */
 508                 k = inst->k;
 509                 code = bpf_anc_helper(inst);
 510
 511                 /* compute offsets only in the fake pass */
 512                 if (ctx->target == NULL)
 513                         ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 514
 515                 switch (code) {
 516                 case BPF_LD | BPF_IMM:
 517                         emit_mov_i(r_A, k, ctx);
 518                         break;
 519                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN:
 520                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 521                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, len) != 4);
 522                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb,
 523                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 524                         break;
 525                 case BPF_LD | BPF_MEM:
 526                         /* A = scratch[k] */
 527                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 528                         emit(ARM_LDR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 529                         break;
 530                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS:
 531                         load_order = 2;
 532                         goto load;
 533                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS:
 534                         load_order = 1;
 535                         goto load;
 536                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS:
 537                         load_order = 0;
 538 load:
 539                         /* the interpreter will deal with the negative K */
 540                         if ((int)k < 0)
 541                                 return -ENOTSUPP;
 542                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 543 load_common:
 544                         ctx->seen |= SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 545
 546                         if (load_order > 0) {
 547                                 emit(ARM_SUB_I(r_scratch, r_skb_hl,
 548                                                1 << load_order), ctx);
 549                                 emit(ARM_CMP_R(r_scratch, r_off), ctx);
 550                                 condt = ARM_COND_HS;
 551                         } else {
 552                                 emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 553                                 condt = ARM_COND_HI;
 554                         }
 555
 556                         _emit(condt, ARM_ADD_R(r_scratch, r_off, r_skb_data),
 557                               ctx);
 558
 559                         if (load_order == 0)
 560                                 _emit(condt, ARM_LDRB_I(r_A, r_scratch, 0),
 561                                       ctx);
 562                         else if (load_order == 1)
 563                                 emit_load_be16(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 564                         else if (load_order == 2)
 565                                 emit_load_be32(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 566
 567                         _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx)), ctx);
 568
 569                         /* the slowpath */
 570                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)load_func[load_order], ctx);
 571                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 572                         /* the offset is already in R1 */
 573                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 574                         /* check the result of skb_copy_bits */
 575                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 576                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 577                         emit(ARM_MOV_R(r_A, ARM_R0), ctx);
 578                         break;
 579                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_IND:
 580                         load_order = 2;
 581                         goto load_ind;
 582                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_IND:
 583                         load_order = 1;
 584                         goto load_ind;
 585                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_IND:
 586                         load_order = 0;
 587 load_ind:
 588                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_off, r_X, k, ctx);
 589                         goto load_common;
 590                 case BPF_LDX | BPF_IMM:
 591                         ctx->seen |= SEEN_X;
 592                         emit_mov_i(r_X, k, ctx);
 593                         break;
 594                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_LEN:
 595                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_SKB;
 596                         emit(ARM_LDR_I(r_X, r_skb,
 597                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 598                         break;
 599                 case BPF_LDX | BPF_MEM:
 600                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_MEM_WORD(k);
 601                         emit(ARM_LDR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 602                         break;
 603                 case BPF_LDX | BPF_B | BPF_MSH:
 604                         /* x = ((*(frame + k)) & 0xf) << 2; */
 605                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 606                         /* the interpreter should deal with the negative K */
 607                         if ((int)k < 0)
 608                                 return -1;
 609                         /* offset in r1: we might have to take the slow path */
 610                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 611                         emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 612
 613                         /* load in r0: common with the slowpath */
 614                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_LDRB_R(ARM_R0, r_skb_data,
 615                                                       ARM_R1), ctx);
 616                         /*
 617                          * emit_mov_i() might generate one or two instructions,
 618                          * the same holds for emit_blx_r()
 619                          */
 620                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx) - 2), ctx);
 621
 622                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 623                         /* r_off is r1 */
 624                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)jit_get_skb_b, ctx);
 625                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 626                         /* check the return value of skb_copy_bits */
 627                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 628                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 629
 630                         emit(ARM_AND_I(r_X, ARM_R0, 0x00f), ctx);
 631                         emit(ARM_LSL_I(r_X, r_X, 2), ctx);
 632                         break;
 633                 case BPF_ST:
 634                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 635                         emit(ARM_STR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 636                         break;
 637                 case BPF_STX:
 638                         update_on_xread(ctx);
 639                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 640                         emit(ARM_STR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 641                         break;
 642                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 643                         /* A += K */
 644                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_A, r_A, k, ctx);
 645                         break;
 646                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 647                         update_on_xread(ctx);
 648                         emit(ARM_ADD_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 649                         break;
 650                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 651                         /* A -= K */
 652                         OP_IMM3(ARM_SUB, r_A, r_A, k, ctx);
 653                         break;
 654                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 655                         update_on_xread(ctx);
 656                         emit(ARM_SUB_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 657                         break;
 658                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 659                         /* A *= K */
 660                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 661                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_scratch), ctx);
 662                         break;
 663                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 664                         update_on_xread(ctx);
 665                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_X), ctx);
 666                         break;
 667                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 668                         if (k == 1)
 669                                 break;
 670                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 671                         emit_udiv(r_A, r_A, r_scratch, ctx);
 672                         break;
 673                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 674                         update_on_xread(ctx);
 675                         emit(ARM_CMP_I(r_X, 0), ctx);
 676                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 677                         emit_udiv(r_A, r_A, r_X, ctx);
 678                         break;
 679                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 680                         /* A |= K */
 681                         OP_IMM3(ARM_ORR, r_A, r_A, k, ctx);
 682                         break;
 683                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 684                         update_on_xread(ctx);
 685                         emit(ARM_ORR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 686                         break;
 687                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 688                         /* A ^= K; */
 689                         OP_IMM3(ARM_EOR, r_A, r_A, k, ctx);
 690                         break;
 691                 case BPF_ANC | SKF_AD_ALU_XOR_X:
 692                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 693                         /* A ^= X */
 694                         update_on_xread(ctx);
 695                         emit(ARM_EOR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 696                         break;
 697                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 698                         /* A &= K */
 699                         OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, k, ctx);
 700                         break;
 701                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 702                         update_on_xread(ctx);
 703                         emit(ARM_AND_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 704                         break;
 705                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 706                         if (unlikely(k > 31))
 707                                 return -1;
 708                         emit(ARM_LSL_I(r_A, r_A, k), ctx);
 709                         break;
 710                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 711                         update_on_xread(ctx);
 712                         emit(ARM_LSL_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 713                         break;
 714                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 715                         if (unlikely(k > 31))
 716                                 return -1;
 717                         emit(ARM_LSR_I(r_A, r_A, k), ctx);
 718                         break;
 719                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 720                         update_on_xread(ctx);
 721                         emit(ARM_LSR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 722                         break;
 723                 case BPF_ALU | BPF_NEG:
 724                         /* A = -A */
 725                         emit(ARM_RSB_I(r_A, r_A, 0), ctx);
 726                         break;
 727                 case BPF_JMP | BPF_JA:
 728                         /* pc += K */
 729                         emit(ARM_B(b_imm(i + k + 1, ctx)), ctx);
 730                         break;
 731                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 732                         /* pc += (A == K) ? pc->jt : pc->jf */
 733                         condt  = ARM_COND_EQ;
 734                         goto cmp_imm;
 735                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 736                         /* pc += (A > K) ? pc->jt : pc->jf */
 737                         condt  = ARM_COND_HI;
 738                         goto cmp_imm;
 739                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 740                         /* pc += (A >= K) ? pc->jt : pc->jf */
 741                         condt  = ARM_COND_HS;
 742 cmp_imm:
 743                         imm12 = imm8m(k);
 744                         if (imm12 < 0) {
 745                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 746                                 emit(ARM_CMP_R(r_A, r_scratch), ctx);
 747                         } else {
 748                                 emit(ARM_CMP_I(r_A, imm12), ctx);
 749                         }
 750 cond_jump:
 751                         if (inst->jt)
 752                                 _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + inst->jt + 1,
 753                                                    ctx)), ctx);
 754                         if (inst->jf)
 755                                 _emit(condt ^ 1, ARM_B(b_imm(i + inst->jf + 1,
 756                                                              ctx)), ctx);
 757                         break;
 758                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 759                         /* pc += (A == X) ? pc->jt : pc->jf */
 760                         condt   = ARM_COND_EQ;
 761                         goto cmp_x;
 762                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 763                         /* pc += (A > X) ? pc->jt : pc->jf */
 764                         condt   = ARM_COND_HI;
 765                         goto cmp_x;
 766                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 767                         /* pc += (A >= X) ? pc->jt : pc->jf */
 768                         condt   = ARM_COND_CS;
 769 cmp_x:
 770                         update_on_xread(ctx);
 771                         emit(ARM_CMP_R(r_A, r_X), ctx);
 772                         goto cond_jump;
 773                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 774                         /* pc += (A & K) ? pc->jt : pc->jf */
 775                         condt  = ARM_COND_NE;
 776                         /* not set iff all zeroes iff Z==1 iff EQ */
 777
 778                         imm12 = imm8m(k);
 779                         if (imm12 < 0) {
 780                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 781                                 emit(ARM_TST_R(r_A, r_scratch), ctx);
 782                         } else {
 783                                 emit(ARM_TST_I(r_A, imm12), ctx);
 784                         }
 785                         goto cond_jump;
 786                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 787                         /* pc += (A & X) ? pc->jt : pc->jf */
 788                         update_on_xread(ctx);
 789                         condt  = ARM_COND_NE;
 790                         emit(ARM_TST_R(r_A, r_X), ctx);
 791                         goto cond_jump;
 792                 case BPF_RET | BPF_A:
 793                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_A), ctx);
 794                         goto b_epilogue;
 795                 case BPF_RET | BPF_K:
 796                         if ((k == 0) && (ctx->ret0_fp_idx < 0))
 797                                 ctx->ret0_fp_idx = i;
 798                         emit_mov_i(ARM_R0, k, ctx);
 799 b_epilogue:
 800                         if (i != ctx->skf->len - 1)
 801                                 emit(ARM_B(b_imm(prog->len, ctx)), ctx);
 802                         break;
 803                 case BPF_MISC | BPF_TAX:
 804                         /* X = A */
 805                         ctx->seen |= SEEN_X;
 806                         emit(ARM_MOV_R(r_X, r_A), ctx);
 807                         break;
 808                 case BPF_MISC | BPF_TXA:
 809                         /* A = X */
 810                         update_on_xread(ctx);
 811                         emit(ARM_MOV_R(r_A, r_X), ctx);
 812                         break;
 813                 case BPF_ANC | SKF_AD_PROTOCOL:
 814                         /* A = ntohs(skb->protocol) */
 815                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 816                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 817                                                   protocol) != 2);
 818                         off = offsetof(struct sk_buff, protocol);
 819                         emit(ARM_LDRH_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 820                         emit_swap16(r_A, r_scratch, ctx);
 821                         break;
 822                 case BPF_ANC | SKF_AD_CPU:
 823                         /* r_scratch = current_thread_info() */
 824                         OP_IMM3(ARM_BIC, r_scratch, ARM_SP, THREAD_SIZE - 1, ctx);
 825                         /* A = current_thread_info()->cpu */
 826                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct thread_info, cpu) != 4);
 827                         off = offsetof(struct thread_info, cpu);
 828                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 829                         break;
 830                 case BPF_ANC | SKF_AD_IFINDEX:
 831                         /* A = skb->dev->ifindex */
 832                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 833                         off = offsetof(struct sk_buff, dev);
 834                         emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 835
 836                         emit(ARM_CMP_I(r_scratch, 0), ctx);
 837                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 838
 839                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device,
 840                                                   ifindex) != 4);
 841                         off = offsetof(struct net_device, ifindex);
 842                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 843                         break;
 844                 case BPF_ANC | SKF_AD_MARK:
 845                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 846                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, mark) != 4);
 847                         off = offsetof(struct sk_buff, mark);
 848                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 849                         break;
 850                 case BPF_ANC | SKF_AD_RXHASH:
 851                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 852                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, hash) != 4);
 853                         off = offsetof(struct sk_buff, hash);
 854                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 855                         break;
 856                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG:
 857                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG_PRESENT:
 858                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 859                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, vlan_tci) != 2);
 860                         off = offsetof(struct sk_buff, vlan_tci);
 861                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 862                         if (code == (BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG))
 863                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, VLAN_VID_MASK, ctx);
 864                         else
 865                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, VLAN_TAG_PRESENT, ctx);
 866                         break;
 867                 case BPF_ANC | SKF_AD_QUEUE:
 868                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 869                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 870                                                   queue_mapping) != 2);
 871                         BUILD_BUG_ON(offsetof(struct sk_buff,
 872                                               queue_mapping) > 0xff);
 873                         off = offsetof(struct sk_buff, queue_mapping);
 874                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 875                         break;
 876                 default:
 877                         return -1;
 878                 }
 879
 880                 if (ctx->flags & FLAG_IMM_OVERFLOW)
 881                         /*
 882                          * this instruction generated an overflow when
 883                          * trying to access the literal pool, so
 884                          * delegate this filter to the kernel interpreter.
 885                          */
 886                         return -1;
 887         }
 888
 889         /* compute offsets only during the first pass */
 890         if (ctx->target == NULL)
 891                 ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 892
 893         return 0;
 894 }
 895
 896
 897 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
 898 {
 899         struct bpf_binary_header *header;
 900         struct jit_ctx ctx;
 901         unsigned tmp_idx;
 902         unsigned alloc_size;
 903         u8 *target_ptr;
 904
 905         if (!bpf_jit_enable)
 906                 return;
 907
 908         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 909         ctx.skf         = fp;
 910         ctx.ret0_fp_idx = -1;
 911
 912         ctx.offsets = kzalloc(4 * (ctx.skf->len + 1), GFP_KERNEL);
 913         if (ctx.offsets == NULL)
 914                 return;
 915
 916         /* fake pass to fill in the ctx->seen */
 917         if (unlikely(build_body(&ctx)))
 918                 goto out;
 919
 920         tmp_idx = ctx.idx;
 921         build_prologue(&ctx);
 922         ctx.prologue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
 923
 924 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 925         tmp_idx = ctx.idx;
 926         build_epilogue(&ctx);
 927         ctx.epilogue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
 928
 929         ctx.idx += ctx.imm_count;
 930         if (ctx.imm_count) {
 931                 ctx.imms = kzalloc(4 * ctx.imm_count, GFP_KERNEL);
 932                 if (ctx.imms == NULL)
 933                         goto out;
 934         }
 935 #else
 936         /* there's nothing after the epilogue on ARMv7 */
 937         build_epilogue(&ctx);
 938 #endif
 939         alloc_size = 4 * ctx.idx;
 940         header = bpf_jit_binary_alloc(alloc_size, &target_ptr,
 941                                       4, jit_fill_hole);
 942         if (header == NULL)
 943                 goto out;
 944
 945         ctx.target = (u32 *) target_ptr;
 946         ctx.idx = 0;
 947
 948         build_prologue(&ctx);
 949         if (build_body(&ctx) < 0) {
 950 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 951                 if (ctx.imm_count)
 952                         kfree(ctx.imms);
 953 #endif
 954                 bpf_jit_binary_free(header);
 955                 goto out;
 956         }
 957         build_epilogue(&ctx);
 958
 959         flush_icache_range((u32)ctx.target, (u32)(ctx.target + ctx.idx));
 960
 961 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 962         if (ctx.imm_count)
 963                 kfree(ctx.imms);
 964 #endif
 965
 966         if (bpf_jit_enable > 1)
 967                 /* there are 2 passes here */
 968                 bpf_jit_dump(fp->len, alloc_size, 2, ctx.target);
 969
 970         set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
 971         fp->bpf_func = (void *)ctx.target;
 972         fp->jited = true;
 973 out:
 974         kfree(ctx.offsets);
 975         return;
 976 }
 977
 978 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *fp)
 979 {
 980         unsigned long addr = (unsigned long)fp->bpf_func & PAGE_MASK;
 981         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
 982
 983         if (!fp->jited)
 984                 goto free_filter;
 985
 986         set_memory_rw(addr, header->pages);
 987         bpf_jit_binary_free(header);
 988
 989 free_filter:
 990         bpf_prog_unlock_free(fp);
 991 }