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 inline int call_neg_helper(struct sk_buff *skb, int offset, void *ret,
  78                       unsigned int size)
  79 {
  80         void *ptr = bpf_internal_load_pointer_neg_helper(skb, offset, size);
  81
  82         if (!ptr)
  83                 return -EFAULT;
  84         memcpy(ret, ptr, size);
  85         return 0;
  86 }
  87
  88 static u64 jit_get_skb_b(struct sk_buff *skb, int offset)
  89 {
  90         u8 ret;
  91         int err;
  92
  93         if (offset < 0)
  94                 err = call_neg_helper(skb, offset, &ret, 1);
  95         else
  96                 err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 1);
  97
  98         return (u64)err << 32 | ret;
  99 }
 100
 101 static u64 jit_get_skb_h(struct sk_buff *skb, int offset)
 102 {
 103         u16 ret;
 104         int err;
 105
 106         if (offset < 0)
 107                 err = call_neg_helper(skb, offset, &ret, 2);
 108         else
 109                 err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 2);
 110
 111         return (u64)err << 32 | ntohs(ret);
 112 }
 113
 114 static u64 jit_get_skb_w(struct sk_buff *skb, int offset)
 115 {
 116         u32 ret;
 117         int err;
 118
 119         if (offset < 0)
 120                 err = call_neg_helper(skb, offset, &ret, 4);
 121         else
 122                 err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 4);
 123
 124         return (u64)err << 32 | ntohl(ret);
 125 }
 126
 127 /*
 128  * Wrappers which handle both OABI and EABI and assures Thumb2 interworking
 129  * (where the assembly routines like __aeabi_uidiv could cause problems).
 130  */
 131 static u32 jit_udiv(u32 dividend, u32 divisor)
 132 {
 133         return dividend / divisor;
 134 }
 135
 136 static u32 jit_mod(u32 dividend, u32 divisor)
 137 {
 138         return dividend % divisor;
 139 }
 140
 141 static inline void _emit(int cond, u32 inst, struct jit_ctx *ctx)
 142 {
 143         inst |= (cond << 28);
 144         inst = __opcode_to_mem_arm(inst);
 145
 146         if (ctx->target != NULL)
 147                 ctx->target[ctx->idx] = inst;
 148
 149         ctx->idx++;
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Emit an instruction that will be executed unconditionally.
 154  */
 155 static inline void emit(u32 inst, struct jit_ctx *ctx)
 156 {
 157         _emit(ARM_COND_AL, inst, ctx);
 158 }
 159
 160 static u16 saved_regs(struct jit_ctx *ctx)
 161 {
 162         u16 ret = 0;
 163
 164         if ((ctx->skf->len > 1) ||
 165             (ctx->skf->insns[0].code == (BPF_RET | BPF_A)))
 166                 ret |= 1 << r_A;
 167
 168 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 169         ret |= (1 << ARM_FP) | (1 << ARM_IP) | (1 << ARM_LR) | (1 << ARM_PC);
 170 #else
 171         if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 172                 ret |= 1 << ARM_LR;
 173 #endif
 174         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 175                 ret |= 1 << r_skb;
 176         if (ctx->seen & SEEN_DATA)
 177                 ret |= (1 << r_skb_data) | (1 << r_skb_hl);
 178         if (ctx->seen & SEEN_X)
 179                 ret |= 1 << r_X;
 180
 181         return ret;
 182 }
 183
 184 static inline int mem_words_used(struct jit_ctx *ctx)
 185 {
 186         /* yes, we do waste some stack space IF there are "holes" in the set" */
 187         return fls(ctx->seen & SEEN_MEM);
 188 }
 189
 190 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 191 {
 192         u32 *ptr;
 193         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 194         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 195                 *ptr++ = __opcode_to_mem_arm(ARM_INST_UDF);
 196 }
 197
 198 static void build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 199 {
 200         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 201         u16 off;
 202
 203 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 204         emit(ARM_MOV_R(ARM_IP, ARM_SP), ctx);
 205         emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 206         emit(ARM_SUB_I(ARM_FP, ARM_IP, 4), ctx);
 207 #else
 208         if (reg_set)
 209                 emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 210 #endif
 211
 212         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 213                 emit(ARM_MOV_R(r_skb, ARM_R0), ctx);
 214
 215         if (ctx->seen & SEEN_DATA) {
 216                 off = offsetof(struct sk_buff, data);
 217                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_data, r_skb, off), ctx);
 218                 /* headlen = len - data_len */
 219                 off = offsetof(struct sk_buff, len);
 220                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_hl, r_skb, off), ctx);
 221                 off = offsetof(struct sk_buff, data_len);
 222                 emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 223                 emit(ARM_SUB_R(r_skb_hl, r_skb_hl, r_scratch), ctx);
 224         }
 225
 226         if (ctx->flags & FLAG_NEED_X_RESET)
 227                 emit(ARM_MOV_I(r_X, 0), ctx);
 228
 229         /* do not leak kernel data to userspace */
 230         if (bpf_needs_clear_a(&ctx->skf->insns[0]))
 231                 emit(ARM_MOV_I(r_A, 0), ctx);
 232
 233         /* stack space for the BPF_MEM words */
 234         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 235                 emit(ARM_SUB_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 236 }
 237
 238 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 239 {
 240         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 241
 242         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 243                 emit(ARM_ADD_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 244
 245         reg_set &= ~(1 << ARM_LR);
 246
 247 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 248         /* the first instruction of the prologue was: mov ip, sp */
 249         reg_set &= ~(1 << ARM_IP);
 250         reg_set |= (1 << ARM_SP);
 251         emit(ARM_LDM(ARM_SP, reg_set), ctx);
 252 #else
 253         if (reg_set) {
 254                 if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 255                         reg_set |= 1 << ARM_PC;
 256                 emit(ARM_POP(reg_set), ctx);
 257         }
 258
 259         if (!(ctx->seen & SEEN_CALL))
 260                 emit(ARM_BX(ARM_LR), ctx);
 261 #endif
 262 }
 263
 264 static int16_t imm8m(u32 x)
 265 {
 266         u32 rot;
 267
 268         for (rot = 0; rot < 16; rot++)
 269                 if ((x & ~ror32(0xff, 2 * rot)) == 0)
 270                         return rol32(x, 2 * rot) | (rot << 8);
 271
 272         return -1;
 273 }
 274
 275 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 276
 277 static u16 imm_offset(u32 k, struct jit_ctx *ctx)
 278 {
 279         unsigned i = 0, offset;
 280         u16 imm;
 281
 282         /* on the "fake" run we just count them (duplicates included) */
 283         if (ctx->target == NULL) {
 284                 ctx->imm_count++;
 285                 return 0;
 286         }
 287
 288         while ((i < ctx->imm_count) && ctx->imms[i]) {
 289                 if (ctx->imms[i] == k)
 290                         break;
 291                 i++;
 292         }
 293
 294         if (ctx->imms[i] == 0)
 295                 ctx->imms[i] = k;
 296
 297         /* constants go just after the epilogue */
 298         offset =  ctx->offsets[ctx->skf->len];
 299         offset += ctx->prologue_bytes;
 300         offset += ctx->epilogue_bytes;
 301         offset += i * 4;
 302
 303         ctx->target[offset / 4] = k;
 304
 305         /* PC in ARM mode == address of the instruction + 8 */
 306         imm = offset - (8 + ctx->idx * 4);
 307
 308         if (imm & ~0xfff) {
 309                 /*
 310                  * literal pool is too far, signal it into flags. we
 311                  * can only detect it on the second pass unfortunately.
 312                  */
 313                 ctx->flags |= FLAG_IMM_OVERFLOW;
 314                 return 0;
 315         }
 316
 317         return imm;
 318 }
 319
 320 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ */
 321
 322 /*
 323  * Move an immediate that's not an imm8m to a core register.
 324  */
 325 static inline void emit_mov_i_no8m(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 326 {
 327 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 328         emit(ARM_LDR_I(rd, ARM_PC, imm_offset(val, ctx)), ctx);
 329 #else
 330         emit(ARM_MOVW(rd, val & 0xffff), ctx);
 331         if (val > 0xffff)
 332                 emit(ARM_MOVT(rd, val >> 16), ctx);
 333 #endif
 334 }
 335
 336 static inline void emit_mov_i(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 337 {
 338         int imm12 = imm8m(val);
 339
 340         if (imm12 >= 0)
 341                 emit(ARM_MOV_I(rd, imm12), ctx);
 342         else
 343                 emit_mov_i_no8m(rd, val, ctx);
 344 }
 345
 346 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 6
 347
 348 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 349 {
 350         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R3, r_addr, 1), ctx);
 351         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 352         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 3), ctx);
 353         _emit(cond, ARM_LSL_I(ARM_R3, ARM_R3, 16), ctx);
 354         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R0, r_addr, 2), ctx);
 355         _emit(cond, ARM_ORR_S(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 24), ctx);
 356         _emit(cond, ARM_ORR_R(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R2), ctx);
 357         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R3, ARM_R0, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 358 }
 359
 360 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 361 {
 362         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 363         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 1), ctx);
 364         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R2, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 365 }
 366
 367 static inline void emit_swap16(u8 r_dst, u8 r_src, struct jit_ctx *ctx)
 368 {
 369         /* r_dst = (r_src << 8) | (r_src >> 8) */
 370         emit(ARM_LSL_I(ARM_R1, r_src, 8), ctx);
 371         emit(ARM_ORR_S(r_dst, ARM_R1, r_src, SRTYPE_LSR, 8), ctx);
 372
 373         /*
 374          * we need to mask out the bits set in r_dst[23:16] due to
 375          * the first shift instruction.
 376          *
 377          * note that 0x8ff is the encoded immediate 0x00ff0000.
 378          */
 379         emit(ARM_BIC_I(r_dst, r_dst, 0x8ff), ctx);
 380 }
 381
 382 #else  /* ARMv6+ */
 383
 384 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 385 {
 386         _emit(cond, ARM_LDR_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 387 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 388         _emit(cond, ARM_REV(r_res, r_res), ctx);
 389 #endif
 390 }
 391
 392 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 393 {
 394         _emit(cond, ARM_LDRH_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 395 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 396         _emit(cond, ARM_REV16(r_res, r_res), ctx);
 397 #endif
 398 }
 399
 400 static inline void emit_swap16(u8 r_dst __maybe_unused,
 401                                u8 r_src __maybe_unused,
 402                                struct jit_ctx *ctx __maybe_unused)
 403 {
 404 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 405         emit(ARM_REV16(r_dst, r_src), ctx);
 406 #endif
 407 }
 408
 409 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ < 6 */
 410
 411
 412 /* Compute the immediate value for a PC-relative branch. */
 413 static inline u32 b_imm(unsigned tgt, struct jit_ctx *ctx)
 414 {
 415         u32 imm;
 416
 417         if (ctx->target == NULL)
 418                 return 0;
 419         /*
 420          * BPF allows only forward jumps and the offset of the target is
 421          * still the one computed during the first pass.
 422          */
 423         imm  = ctx->offsets[tgt] + ctx->prologue_bytes - (ctx->idx * 4 + 8);
 424
 425         return imm >> 2;
 426 }
 427
 428 #define OP_IMM3(op, r1, r2, imm_val, ctx)                               \
 429         do {                                                            \
 430                 imm12 = imm8m(imm_val);                                 \
 431                 if (imm12 < 0) {                                        \
 432                         emit_mov_i_no8m(r_scratch, imm_val, ctx);       \
 433                         emit(op ## _R((r1), (r2), r_scratch), ctx);     \
 434                 } else {                                                \
 435                         emit(op ## _I((r1), (r2), imm12), ctx);         \
 436                 }                                                       \
 437         } while (0)
 438
 439 static inline void emit_err_ret(u8 cond, struct jit_ctx *ctx)
 440 {
 441         if (ctx->ret0_fp_idx >= 0) {
 442                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->ret0_fp_idx, ctx)), ctx);
 443                 /* NOP to keep the size constant between passes */
 444                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, ARM_R0), ctx);
 445         } else {
 446                 _emit(cond, ARM_MOV_I(ARM_R0, 0), ctx);
 447                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->skf->len, ctx)), ctx);
 448         }
 449 }
 450
 451 static inline void emit_blx_r(u8 tgt_reg, struct jit_ctx *ctx)
 452 {
 453 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 5
 454         emit(ARM_MOV_R(ARM_LR, ARM_PC), ctx);
 455
 456         if (elf_hwcap & HWCAP_THUMB)
 457                 emit(ARM_BX(tgt_reg), ctx);
 458         else
 459                 emit(ARM_MOV_R(ARM_PC, tgt_reg), ctx);
 460 #else
 461         emit(ARM_BLX_R(tgt_reg), ctx);
 462 #endif
 463 }
 464
 465 static inline void emit_udivmod(u8 rd, u8 rm, u8 rn, struct jit_ctx *ctx,
 466                                 int bpf_op)
 467 {
 468 #if __LINUX_ARM_ARCH__ == 7
 469         if (elf_hwcap & HWCAP_IDIVA) {
 470                 if (bpf_op == BPF_DIV)
 471                         emit(ARM_UDIV(rd, rm, rn), ctx);
 472                 else {
 473                         emit(ARM_UDIV(ARM_R3, rm, rn), ctx);
 474                         emit(ARM_MLS(rd, rn, ARM_R3, rm), ctx);
 475                 }
 476                 return;
 477         }
 478 #endif
 479
 480         /*
 481          * For BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K instructions, rm is ARM_R4
 482          * (r_A) and rn is ARM_R0 (r_scratch) so load rn first into
 483          * ARM_R1 to avoid accidentally overwriting ARM_R0 with rm
 484          * before using it as a source for ARM_R1.
 485          *
 486          * For BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X rm is ARM_R4 (r_A) and rn is
 487          * ARM_R5 (r_X) so there is no particular register overlap
 488          * issues.
 489          */
 490         if (rn != ARM_R1)
 491                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R1, rn), ctx);
 492         if (rm != ARM_R0)
 493                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, rm), ctx);
 494
 495         ctx->seen |= SEEN_CALL;
 496         emit_mov_i(ARM_R3, bpf_op == BPF_DIV ? (u32)jit_udiv : (u32)jit_mod,
 497                    ctx);
 498         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 499
 500         if (rd != ARM_R0)
 501                 emit(ARM_MOV_R(rd, ARM_R0), ctx);
 502 }
 503
 504 static inline void update_on_xread(struct jit_ctx *ctx)
 505 {
 506         if (!(ctx->seen & SEEN_X))
 507                 ctx->flags |= FLAG_NEED_X_RESET;
 508
 509         ctx->seen |= SEEN_X;
 510 }
 511
 512 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 513 {
 514         void *load_func[] = {jit_get_skb_b, jit_get_skb_h, jit_get_skb_w};
 515         const struct bpf_prog *prog = ctx->skf;
 516         const struct sock_filter *inst;
 517         unsigned i, load_order, off, condt;
 518         int imm12;
 519         u32 k;
 520
 521         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 522                 u16 code;
 523
 524                 inst = &(prog->insns[i]);
 525                 /* K as an immediate value operand */
 526                 k = inst->k;
 527                 code = bpf_anc_helper(inst);
 528
 529                 /* compute offsets only in the fake pass */
 530                 if (ctx->target == NULL)
 531                         ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 532
 533                 switch (code) {
 534                 case BPF_LD | BPF_IMM:
 535                         emit_mov_i(r_A, k, ctx);
 536                         break;
 537                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN:
 538                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 539                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, len) != 4);
 540                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb,
 541                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 542                         break;
 543                 case BPF_LD | BPF_MEM:
 544                         /* A = scratch[k] */
 545                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 546                         emit(ARM_LDR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 547                         break;
 548                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS:
 549                         load_order = 2;
 550                         goto load;
 551                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS:
 552                         load_order = 1;
 553                         goto load;
 554                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS:
 555                         load_order = 0;
 556 load:
 557                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 558 load_common:
 559                         ctx->seen |= SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 560
 561                         if (load_order > 0) {
 562                                 emit(ARM_SUB_I(r_scratch, r_skb_hl,
 563                                                1 << load_order), ctx);
 564                                 emit(ARM_CMP_R(r_scratch, r_off), ctx);
 565                                 condt = ARM_COND_GE;
 566                         } else {
 567                                 emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 568                                 condt = ARM_COND_HI;
 569                         }
 570
 571                         /*
 572                          * test for negative offset, only if we are
 573                          * currently scheduled to take the fast
 574                          * path. this will update the flags so that
 575                          * the slowpath instruction are ignored if the
 576                          * offset is negative.
 577                          *
 578                          * for loard_order == 0 the HI condition will
 579                          * make loads at offset 0 take the slow path too.
 580                          */
 581                         _emit(condt, ARM_CMP_I(r_off, 0), ctx);
 582
 583                         _emit(condt, ARM_ADD_R(r_scratch, r_off, r_skb_data),
 584                               ctx);
 585
 586                         if (load_order == 0)
 587                                 _emit(condt, ARM_LDRB_I(r_A, r_scratch, 0),
 588                                       ctx);
 589                         else if (load_order == 1)
 590                                 emit_load_be16(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 591                         else if (load_order == 2)
 592                                 emit_load_be32(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 593
 594                         _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx)), ctx);
 595
 596                         /* the slowpath */
 597                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)load_func[load_order], ctx);
 598                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 599                         /* the offset is already in R1 */
 600                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 601                         /* check the result of skb_copy_bits */
 602                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 603                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 604                         emit(ARM_MOV_R(r_A, ARM_R0), ctx);
 605                         break;
 606                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_IND:
 607                         load_order = 2;
 608                         goto load_ind;
 609                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_IND:
 610                         load_order = 1;
 611                         goto load_ind;
 612                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_IND:
 613                         load_order = 0;
 614 load_ind:
 615                         update_on_xread(ctx);
 616                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_off, r_X, k, ctx);
 617                         goto load_common;
 618                 case BPF_LDX | BPF_IMM:
 619                         ctx->seen |= SEEN_X;
 620                         emit_mov_i(r_X, k, ctx);
 621                         break;
 622                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_LEN:
 623                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_SKB;
 624                         emit(ARM_LDR_I(r_X, r_skb,
 625                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 626                         break;
 627                 case BPF_LDX | BPF_MEM:
 628                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_MEM_WORD(k);
 629                         emit(ARM_LDR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 630                         break;
 631                 case BPF_LDX | BPF_B | BPF_MSH:
 632                         /* x = ((*(frame + k)) & 0xf) << 2; */
 633                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 634                         /* the interpreter should deal with the negative K */
 635                         if ((int)k < 0)
 636                                 return -1;
 637                         /* offset in r1: we might have to take the slow path */
 638                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 639                         emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 640
 641                         /* load in r0: common with the slowpath */
 642                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_LDRB_R(ARM_R0, r_skb_data,
 643                                                       ARM_R1), ctx);
 644                         /*
 645                          * emit_mov_i() might generate one or two instructions,
 646                          * the same holds for emit_blx_r()
 647                          */
 648                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx) - 2), ctx);
 649
 650                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 651                         /* r_off is r1 */
 652                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)jit_get_skb_b, ctx);
 653                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 654                         /* check the return value of skb_copy_bits */
 655                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 656                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 657
 658                         emit(ARM_AND_I(r_X, ARM_R0, 0x00f), ctx);
 659                         emit(ARM_LSL_I(r_X, r_X, 2), ctx);
 660                         break;
 661                 case BPF_ST:
 662                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 663                         emit(ARM_STR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 664                         break;
 665                 case BPF_STX:
 666                         update_on_xread(ctx);
 667                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 668                         emit(ARM_STR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 669                         break;
 670                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 671                         /* A += K */
 672                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_A, r_A, k, ctx);
 673                         break;
 674                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 675                         update_on_xread(ctx);
 676                         emit(ARM_ADD_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 677                         break;
 678                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 679                         /* A -= K */
 680                         OP_IMM3(ARM_SUB, r_A, r_A, k, ctx);
 681                         break;
 682                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 683                         update_on_xread(ctx);
 684                         emit(ARM_SUB_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 685                         break;
 686                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 687                         /* A *= K */
 688                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 689                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_scratch), ctx);
 690                         break;
 691                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 692                         update_on_xread(ctx);
 693                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_X), ctx);
 694                         break;
 695                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 696                         if (k == 1)
 697                                 break;
 698                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 699                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_scratch, ctx, BPF_DIV);
 700                         break;
 701                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 702                         update_on_xread(ctx);
 703                         emit(ARM_CMP_I(r_X, 0), ctx);
 704                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 705                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_X, ctx, BPF_DIV);
 706                         break;
 707                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 708                         if (k == 1) {
 709                                 emit_mov_i(r_A, 0, ctx);
 710                                 break;
 711                         }
 712                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 713                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_scratch, ctx, BPF_MOD);
 714                         break;
 715                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 716                         update_on_xread(ctx);
 717                         emit(ARM_CMP_I(r_X, 0), ctx);
 718                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 719                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_X, ctx, BPF_MOD);
 720                         break;
 721                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 722                         /* A |= K */
 723                         OP_IMM3(ARM_ORR, r_A, r_A, k, ctx);
 724                         break;
 725                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 726                         update_on_xread(ctx);
 727                         emit(ARM_ORR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 728                         break;
 729                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 730                         /* A ^= K; */
 731                         OP_IMM3(ARM_EOR, r_A, r_A, k, ctx);
 732                         break;
 733                 case BPF_ANC | SKF_AD_ALU_XOR_X:
 734                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 735                         /* A ^= X */
 736                         update_on_xread(ctx);
 737                         emit(ARM_EOR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 738                         break;
 739                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 740                         /* A &= K */
 741                         OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, k, ctx);
 742                         break;
 743                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 744                         update_on_xread(ctx);
 745                         emit(ARM_AND_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 746                         break;
 747                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 748                         if (unlikely(k > 31))
 749                                 return -1;
 750                         emit(ARM_LSL_I(r_A, r_A, k), ctx);
 751                         break;
 752                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 753                         update_on_xread(ctx);
 754                         emit(ARM_LSL_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 755                         break;
 756                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 757                         if (unlikely(k > 31))
 758                                 return -1;
 759                         if (k)
 760                                 emit(ARM_LSR_I(r_A, r_A, k), ctx);
 761                         break;
 762                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 763                         update_on_xread(ctx);
 764                         emit(ARM_LSR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 765                         break;
 766                 case BPF_ALU | BPF_NEG:
 767                         /* A = -A */
 768                         emit(ARM_RSB_I(r_A, r_A, 0), ctx);
 769                         break;
 770                 case BPF_JMP | BPF_JA:
 771                         /* pc += K */
 772                         emit(ARM_B(b_imm(i + k + 1, ctx)), ctx);
 773                         break;
 774                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 775                         /* pc += (A == K) ? pc->jt : pc->jf */
 776                         condt  = ARM_COND_EQ;
 777                         goto cmp_imm;
 778                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 779                         /* pc += (A > K) ? pc->jt : pc->jf */
 780                         condt  = ARM_COND_HI;
 781                         goto cmp_imm;
 782                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 783                         /* pc += (A >= K) ? pc->jt : pc->jf */
 784                         condt  = ARM_COND_HS;
 785 cmp_imm:
 786                         imm12 = imm8m(k);
 787                         if (imm12 < 0) {
 788                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 789                                 emit(ARM_CMP_R(r_A, r_scratch), ctx);
 790                         } else {
 791                                 emit(ARM_CMP_I(r_A, imm12), ctx);
 792                         }
 793 cond_jump:
 794                         if (inst->jt)
 795                                 _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + inst->jt + 1,
 796                                                    ctx)), ctx);
 797                         if (inst->jf)
 798                                 _emit(condt ^ 1, ARM_B(b_imm(i + inst->jf + 1,
 799                                                              ctx)), ctx);
 800                         break;
 801                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 802                         /* pc += (A == X) ? pc->jt : pc->jf */
 803                         condt   = ARM_COND_EQ;
 804                         goto cmp_x;
 805                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 806                         /* pc += (A > X) ? pc->jt : pc->jf */
 807                         condt   = ARM_COND_HI;
 808                         goto cmp_x;
 809                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 810                         /* pc += (A >= X) ? pc->jt : pc->jf */
 811                         condt   = ARM_COND_CS;
 812 cmp_x:
 813                         update_on_xread(ctx);
 814                         emit(ARM_CMP_R(r_A, r_X), ctx);
 815                         goto cond_jump;
 816                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 817                         /* pc += (A & K) ? pc->jt : pc->jf */
 818                         condt  = ARM_COND_NE;
 819                         /* not set iff all zeroes iff Z==1 iff EQ */
 820
 821                         imm12 = imm8m(k);
 822                         if (imm12 < 0) {
 823                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 824                                 emit(ARM_TST_R(r_A, r_scratch), ctx);
 825                         } else {
 826                                 emit(ARM_TST_I(r_A, imm12), ctx);
 827                         }
 828                         goto cond_jump;
 829                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 830                         /* pc += (A & X) ? pc->jt : pc->jf */
 831                         update_on_xread(ctx);
 832                         condt  = ARM_COND_NE;
 833                         emit(ARM_TST_R(r_A, r_X), ctx);
 834                         goto cond_jump;
 835                 case BPF_RET | BPF_A:
 836                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_A), ctx);
 837                         goto b_epilogue;
 838                 case BPF_RET | BPF_K:
 839                         if ((k == 0) && (ctx->ret0_fp_idx < 0))
 840                                 ctx->ret0_fp_idx = i;
 841                         emit_mov_i(ARM_R0, k, ctx);
 842 b_epilogue:
 843                         if (i != ctx->skf->len - 1)
 844                                 emit(ARM_B(b_imm(prog->len, ctx)), ctx);
 845                         break;
 846                 case BPF_MISC | BPF_TAX:
 847                         /* X = A */
 848                         ctx->seen |= SEEN_X;
 849                         emit(ARM_MOV_R(r_X, r_A), ctx);
 850                         break;
 851                 case BPF_MISC | BPF_TXA:
 852                         /* A = X */
 853                         update_on_xread(ctx);
 854                         emit(ARM_MOV_R(r_A, r_X), ctx);
 855                         break;
 856                 case BPF_ANC | SKF_AD_PROTOCOL:
 857                         /* A = ntohs(skb->protocol) */
 858                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 859                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 860                                                   protocol) != 2);
 861                         off = offsetof(struct sk_buff, protocol);
 862                         emit(ARM_LDRH_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 863                         emit_swap16(r_A, r_scratch, ctx);
 864                         break;
 865                 case BPF_ANC | SKF_AD_CPU:
 866                         /* r_scratch = current_thread_info() */
 867                         OP_IMM3(ARM_BIC, r_scratch, ARM_SP, THREAD_SIZE - 1, ctx);
 868                         /* A = current_thread_info()->cpu */
 869                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct thread_info, cpu) != 4);
 870                         off = offsetof(struct thread_info, cpu);
 871                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 872                         break;
 873                 case BPF_ANC | SKF_AD_IFINDEX:
 874                 case BPF_ANC | SKF_AD_HATYPE:
 875                         /* A = skb->dev->ifindex */
 876                         /* A = skb->dev->type */
 877                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 878                         off = offsetof(struct sk_buff, dev);
 879                         emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 880
 881                         emit(ARM_CMP_I(r_scratch, 0), ctx);
 882                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 883
 884                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device,
 885                                                   ifindex) != 4);
 886                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device,
 887                                                   type) != 2);
 888
 889                         if (code == (BPF_ANC | SKF_AD_IFINDEX)) {
 890                                 off = offsetof(struct net_device, ifindex);
 891                                 emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 892                         } else {
 893                                 /*
 894                                  * offset of field "type" in "struct
 895                                  * net_device" is above what can be
 896                                  * used in the ldrh rd, [rn, #imm]
 897                                  * instruction, so load the offset in
 898                                  * a register and use ldrh rd, [rn, rm]
 899                                  */
 900                                 off = offsetof(struct net_device, type);
 901                                 emit_mov_i(ARM_R3, off, ctx);
 902                                 emit(ARM_LDRH_R(r_A, r_scratch, ARM_R3), ctx);
 903                         }
 904                         break;
 905                 case BPF_ANC | SKF_AD_MARK:
 906                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 907                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, mark) != 4);
 908                         off = offsetof(struct sk_buff, mark);
 909                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 910                         break;
 911                 case BPF_ANC | SKF_AD_RXHASH:
 912                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 913                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, hash) != 4);
 914                         off = offsetof(struct sk_buff, hash);
 915                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 916                         break;
 917                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG:
 918                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG_PRESENT:
 919                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 920                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, vlan_tci) != 2);
 921                         off = offsetof(struct sk_buff, vlan_tci);
 922                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 923                         if (code == (BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG))
 924                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, ~VLAN_TAG_PRESENT, ctx);
 925                         else {
 926                                 OP_IMM3(ARM_LSR, r_A, r_A, 12, ctx);
 927                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, 0x1, ctx);
 928                         }
 929                         break;
 930                 case BPF_ANC | SKF_AD_PKTTYPE:
 931                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 932                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 933                                                   __pkt_type_offset[0]) != 1);
 934                         off = PKT_TYPE_OFFSET();
 935                         emit(ARM_LDRB_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 936                         emit(ARM_AND_I(r_A, r_A, PKT_TYPE_MAX), ctx);
 937 #ifdef __BIG_ENDIAN_BITFIELD
 938                         emit(ARM_LSR_I(r_A, r_A, 5), ctx);
 939 #endif
 940                         break;
 941                 case BPF_ANC | SKF_AD_QUEUE:
 942                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 943                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 944                                                   queue_mapping) != 2);
 945                         BUILD_BUG_ON(offsetof(struct sk_buff,
 946                                               queue_mapping) > 0xff);
 947                         off = offsetof(struct sk_buff, queue_mapping);
 948                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 949                         break;
 950                 case BPF_ANC | SKF_AD_PAY_OFFSET:
 951                         ctx->seen |= SEEN_SKB | SEEN_CALL;
 952
 953                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 954                         emit_mov_i(ARM_R3, (unsigned int)skb_get_poff, ctx);
 955                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 956                         emit(ARM_MOV_R(r_A, ARM_R0), ctx);
 957                         break;
 958                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_ABS:
 959                         /*
 960                          * load a 32bit word from struct seccomp_data.
 961                          * seccomp_check_filter() will already have checked
 962                          * that k is 32bit aligned and lies within the
 963                          * struct seccomp_data.
 964                          */
 965                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 966                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, k), ctx);
 967                         break;
 968                 default:
 969                         return -1;
 970                 }
 971
 972                 if (ctx->flags & FLAG_IMM_OVERFLOW)
 973                         /*
 974                          * this instruction generated an overflow when
 975                          * trying to access the literal pool, so
 976                          * delegate this filter to the kernel interpreter.
 977                          */
 978                         return -1;
 979         }
 980
 981         /* compute offsets only during the first pass */
 982         if (ctx->target == NULL)
 983                 ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 984
 985         return 0;
 986 }
 987
 988
 989 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
 990 {
 991         struct bpf_binary_header *header;
 992         struct jit_ctx ctx;
 993         unsigned tmp_idx;
 994         unsigned alloc_size;
 995         u8 *target_ptr;
 996
 997         if (!bpf_jit_enable)
 998                 return;
 999
1000         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
1001         ctx.skf         = fp;
1002         ctx.ret0_fp_idx = -1;
1003
1004         ctx.offsets = kzalloc(4 * (ctx.skf->len + 1), GFP_KERNEL);
1005         if (ctx.offsets == NULL)
1006                 return;
1007
1008         /* fake pass to fill in the ctx->seen */
1009         if (unlikely(build_body(&ctx)))
1010                 goto out;
1011
1012         tmp_idx = ctx.idx;
1013         build_prologue(&ctx);
1014         ctx.prologue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
1015
1016 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1017         tmp_idx = ctx.idx;
1018         build_epilogue(&ctx);
1019         ctx.epilogue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
1020
1021         ctx.idx += ctx.imm_count;
1022         if (ctx.imm_count) {
1023                 ctx.imms = kzalloc(4 * ctx.imm_count, GFP_KERNEL);
1024                 if (ctx.imms == NULL)
1025                         goto out;
1026         }
1027 #else
1028         /* there's nothing after the epilogue on ARMv7 */
1029         build_epilogue(&ctx);
1030 #endif
1031         alloc_size = 4 * ctx.idx;
1032         header = bpf_jit_binary_alloc(alloc_size, &target_ptr,
1033                                       4, jit_fill_hole);
1034         if (header == NULL)
1035                 goto out;
1036
1037         ctx.target = (u32 *) target_ptr;
1038         ctx.idx = 0;
1039
1040         build_prologue(&ctx);
1041         if (build_body(&ctx) < 0) {
1042 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1043                 if (ctx.imm_count)
1044                         kfree(ctx.imms);
1045 #endif
1046                 bpf_jit_binary_free(header);
1047                 goto out;
1048         }
1049         build_epilogue(&ctx);
1050
1051         flush_icache_range((u32)header, (u32)(ctx.target + ctx.idx));
1052
1053 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1054         if (ctx.imm_count)
1055                 kfree(ctx.imms);
1056 #endif
1057
1058         if (bpf_jit_enable > 1)
1059                 /* there are 2 passes here */
1060                 bpf_jit_dump(fp->len, alloc_size, 2, ctx.target);
1061
1062         set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
1063         fp->bpf_func = (void *)ctx.target;
1064         fp->jited = 1;
1065 out:
1066         kfree(ctx.offsets);
1067         return;
1068 }
1069
1070 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *fp)
1071 {
1072         unsigned long addr = (unsigned long)fp->bpf_func & PAGE_MASK;
1073         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
1074
1075         if (!fp->jited)
1076                 goto free_filter;
1077
1078         set_memory_rw(addr, header->pages);
1079         bpf_jit_binary_free(header);
1080
1081 free_filter:
1082         bpf_prog_unlock_free(fp);
1083 }