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 inline bool is_load_to_a(u16 inst)
 191 {
 192         switch (inst) {
 193         case BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN:
 194         case BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS:
 195         case BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS:
 196         case BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS:
 197                 return true;
 198         default:
 199                 return false;
 200         }
 201 }
 202
 203 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 204 {
 205         u32 *ptr;
 206         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 207         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 208                 *ptr++ = __opcode_to_mem_arm(ARM_INST_UDF);
 209 }
 210
 211 static void build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 212 {
 213         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 214         u16 first_inst = ctx->skf->insns[0].code;
 215         u16 off;
 216
 217 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 218         emit(ARM_MOV_R(ARM_IP, ARM_SP), ctx);
 219         emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 220         emit(ARM_SUB_I(ARM_FP, ARM_IP, 4), ctx);
 221 #else
 222         if (reg_set)
 223                 emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 224 #endif
 225
 226         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 227                 emit(ARM_MOV_R(r_skb, ARM_R0), ctx);
 228
 229         if (ctx->seen & SEEN_DATA) {
 230                 off = offsetof(struct sk_buff, data);
 231                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_data, r_skb, off), ctx);
 232                 /* headlen = len - data_len */
 233                 off = offsetof(struct sk_buff, len);
 234                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_hl, r_skb, off), ctx);
 235                 off = offsetof(struct sk_buff, data_len);
 236                 emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 237                 emit(ARM_SUB_R(r_skb_hl, r_skb_hl, r_scratch), ctx);
 238         }
 239
 240         if (ctx->flags & FLAG_NEED_X_RESET)
 241                 emit(ARM_MOV_I(r_X, 0), ctx);
 242
 243         /* do not leak kernel data to userspace */
 244         if ((first_inst != (BPF_RET | BPF_K)) && !(is_load_to_a(first_inst)))
 245                 emit(ARM_MOV_I(r_A, 0), ctx);
 246
 247         /* stack space for the BPF_MEM words */
 248         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 249                 emit(ARM_SUB_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 250 }
 251
 252 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 253 {
 254         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 255
 256         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 257                 emit(ARM_ADD_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 258
 259         reg_set &= ~(1 << ARM_LR);
 260
 261 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 262         /* the first instruction of the prologue was: mov ip, sp */
 263         reg_set &= ~(1 << ARM_IP);
 264         reg_set |= (1 << ARM_SP);
 265         emit(ARM_LDM(ARM_SP, reg_set), ctx);
 266 #else
 267         if (reg_set) {
 268                 if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 269                         reg_set |= 1 << ARM_PC;
 270                 emit(ARM_POP(reg_set), ctx);
 271         }
 272
 273         if (!(ctx->seen & SEEN_CALL))
 274                 emit(ARM_BX(ARM_LR), ctx);
 275 #endif
 276 }
 277
 278 static int16_t imm8m(u32 x)
 279 {
 280         u32 rot;
 281
 282         for (rot = 0; rot < 16; rot++)
 283                 if ((x & ~ror32(0xff, 2 * rot)) == 0)
 284                         return rol32(x, 2 * rot) | (rot << 8);
 285
 286         return -1;
 287 }
 288
 289 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 290
 291 static u16 imm_offset(u32 k, struct jit_ctx *ctx)
 292 {
 293         unsigned i = 0, offset;
 294         u16 imm;
 295
 296         /* on the "fake" run we just count them (duplicates included) */
 297         if (ctx->target == NULL) {
 298                 ctx->imm_count++;
 299                 return 0;
 300         }
 301
 302         while ((i < ctx->imm_count) && ctx->imms[i]) {
 303                 if (ctx->imms[i] == k)
 304                         break;
 305                 i++;
 306         }
 307
 308         if (ctx->imms[i] == 0)
 309                 ctx->imms[i] = k;
 310
 311         /* constants go just after the epilogue */
 312         offset =  ctx->offsets[ctx->skf->len];
 313         offset += ctx->prologue_bytes;
 314         offset += ctx->epilogue_bytes;
 315         offset += i * 4;
 316
 317         ctx->target[offset / 4] = k;
 318
 319         /* PC in ARM mode == address of the instruction + 8 */
 320         imm = offset - (8 + ctx->idx * 4);
 321
 322         if (imm & ~0xfff) {
 323                 /*
 324                  * literal pool is too far, signal it into flags. we
 325                  * can only detect it on the second pass unfortunately.
 326                  */
 327                 ctx->flags |= FLAG_IMM_OVERFLOW;
 328                 return 0;
 329         }
 330
 331         return imm;
 332 }
 333
 334 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ */
 335
 336 /*
 337  * Move an immediate that's not an imm8m to a core register.
 338  */
 339 static inline void emit_mov_i_no8m(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 340 {
 341 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 342         emit(ARM_LDR_I(rd, ARM_PC, imm_offset(val, ctx)), ctx);
 343 #else
 344         emit(ARM_MOVW(rd, val & 0xffff), ctx);
 345         if (val > 0xffff)
 346                 emit(ARM_MOVT(rd, val >> 16), ctx);
 347 #endif
 348 }
 349
 350 static inline void emit_mov_i(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 351 {
 352         int imm12 = imm8m(val);
 353
 354         if (imm12 >= 0)
 355                 emit(ARM_MOV_I(rd, imm12), ctx);
 356         else
 357                 emit_mov_i_no8m(rd, val, ctx);
 358 }
 359
 360 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 6
 361
 362 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 363 {
 364         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R3, r_addr, 1), ctx);
 365         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 366         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 3), ctx);
 367         _emit(cond, ARM_LSL_I(ARM_R3, ARM_R3, 16), ctx);
 368         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R0, r_addr, 2), ctx);
 369         _emit(cond, ARM_ORR_S(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 24), ctx);
 370         _emit(cond, ARM_ORR_R(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R2), ctx);
 371         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R3, ARM_R0, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 372 }
 373
 374 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 375 {
 376         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 377         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 1), ctx);
 378         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R2, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 379 }
 380
 381 static inline void emit_swap16(u8 r_dst, u8 r_src, struct jit_ctx *ctx)
 382 {
 383         /* r_dst = (r_src << 8) | (r_src >> 8) */
 384         emit(ARM_LSL_I(ARM_R1, r_src, 8), ctx);
 385         emit(ARM_ORR_S(r_dst, ARM_R1, r_src, SRTYPE_LSR, 8), ctx);
 386
 387         /*
 388          * we need to mask out the bits set in r_dst[23:16] due to
 389          * the first shift instruction.
 390          *
 391          * note that 0x8ff is the encoded immediate 0x00ff0000.
 392          */
 393         emit(ARM_BIC_I(r_dst, r_dst, 0x8ff), ctx);
 394 }
 395
 396 #else  /* ARMv6+ */
 397
 398 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 399 {
 400         _emit(cond, ARM_LDR_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 401 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 402         _emit(cond, ARM_REV(r_res, r_res), ctx);
 403 #endif
 404 }
 405
 406 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 407 {
 408         _emit(cond, ARM_LDRH_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 409 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 410         _emit(cond, ARM_REV16(r_res, r_res), ctx);
 411 #endif
 412 }
 413
 414 static inline void emit_swap16(u8 r_dst __maybe_unused,
 415                                u8 r_src __maybe_unused,
 416                                struct jit_ctx *ctx __maybe_unused)
 417 {
 418 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 419         emit(ARM_REV16(r_dst, r_src), ctx);
 420 #endif
 421 }
 422
 423 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ < 6 */
 424
 425
 426 /* Compute the immediate value for a PC-relative branch. */
 427 static inline u32 b_imm(unsigned tgt, struct jit_ctx *ctx)
 428 {
 429         u32 imm;
 430
 431         if (ctx->target == NULL)
 432                 return 0;
 433         /*
 434          * BPF allows only forward jumps and the offset of the target is
 435          * still the one computed during the first pass.
 436          */
 437         imm  = ctx->offsets[tgt] + ctx->prologue_bytes - (ctx->idx * 4 + 8);
 438
 439         return imm >> 2;
 440 }
 441
 442 #define OP_IMM3(op, r1, r2, imm_val, ctx)                               \
 443         do {                                                            \
 444                 imm12 = imm8m(imm_val);                                 \
 445                 if (imm12 < 0) {                                        \
 446                         emit_mov_i_no8m(r_scratch, imm_val, ctx);       \
 447                         emit(op ## _R((r1), (r2), r_scratch), ctx);     \
 448                 } else {                                                \
 449                         emit(op ## _I((r1), (r2), imm12), ctx);         \
 450                 }                                                       \
 451         } while (0)
 452
 453 static inline void emit_err_ret(u8 cond, struct jit_ctx *ctx)
 454 {
 455         if (ctx->ret0_fp_idx >= 0) {
 456                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->ret0_fp_idx, ctx)), ctx);
 457                 /* NOP to keep the size constant between passes */
 458                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, ARM_R0), ctx);
 459         } else {
 460                 _emit(cond, ARM_MOV_I(ARM_R0, 0), ctx);
 461                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->skf->len, ctx)), ctx);
 462         }
 463 }
 464
 465 static inline void emit_blx_r(u8 tgt_reg, struct jit_ctx *ctx)
 466 {
 467 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 5
 468         emit(ARM_MOV_R(ARM_LR, ARM_PC), ctx);
 469
 470         if (elf_hwcap & HWCAP_THUMB)
 471                 emit(ARM_BX(tgt_reg), ctx);
 472         else
 473                 emit(ARM_MOV_R(ARM_PC, tgt_reg), ctx);
 474 #else
 475         emit(ARM_BLX_R(tgt_reg), ctx);
 476 #endif
 477 }
 478
 479 static inline void emit_udivmod(u8 rd, u8 rm, u8 rn, struct jit_ctx *ctx,
 480                                 int bpf_op)
 481 {
 482 #if __LINUX_ARM_ARCH__ == 7
 483         if (elf_hwcap & HWCAP_IDIVA) {
 484                 if (bpf_op == BPF_DIV)
 485                         emit(ARM_UDIV(rd, rm, rn), ctx);
 486                 else {
 487                         emit(ARM_UDIV(ARM_R3, rm, rn), ctx);
 488                         emit(ARM_MLS(rd, rn, ARM_R3, rm), ctx);
 489                 }
 490                 return;
 491         }
 492 #endif
 493
 494         /*
 495          * For BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K instructions, rm is ARM_R4
 496          * (r_A) and rn is ARM_R0 (r_scratch) so load rn first into
 497          * ARM_R1 to avoid accidentally overwriting ARM_R0 with rm
 498          * before using it as a source for ARM_R1.
 499          *
 500          * For BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X rm is ARM_R4 (r_A) and rn is
 501          * ARM_R5 (r_X) so there is no particular register overlap
 502          * issues.
 503          */
 504         if (rn != ARM_R1)
 505                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R1, rn), ctx);
 506         if (rm != ARM_R0)
 507                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, rm), ctx);
 508
 509         ctx->seen |= SEEN_CALL;
 510         emit_mov_i(ARM_R3, bpf_op == BPF_DIV ? (u32)jit_udiv : (u32)jit_mod,
 511                    ctx);
 512         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 513
 514         if (rd != ARM_R0)
 515                 emit(ARM_MOV_R(rd, ARM_R0), ctx);
 516 }
 517
 518 static inline void update_on_xread(struct jit_ctx *ctx)
 519 {
 520         if (!(ctx->seen & SEEN_X))
 521                 ctx->flags |= FLAG_NEED_X_RESET;
 522
 523         ctx->seen |= SEEN_X;
 524 }
 525
 526 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 527 {
 528         void *load_func[] = {jit_get_skb_b, jit_get_skb_h, jit_get_skb_w};
 529         const struct bpf_prog *prog = ctx->skf;
 530         const struct sock_filter *inst;
 531         unsigned i, load_order, off, condt;
 532         int imm12;
 533         u32 k;
 534
 535         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 536                 u16 code;
 537
 538                 inst = &(prog->insns[i]);
 539                 /* K as an immediate value operand */
 540                 k = inst->k;
 541                 code = bpf_anc_helper(inst);
 542
 543                 /* compute offsets only in the fake pass */
 544                 if (ctx->target == NULL)
 545                         ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 546
 547                 switch (code) {
 548                 case BPF_LD | BPF_IMM:
 549                         emit_mov_i(r_A, k, ctx);
 550                         break;
 551                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN:
 552                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 553                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, len) != 4);
 554                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb,
 555                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 556                         break;
 557                 case BPF_LD | BPF_MEM:
 558                         /* A = scratch[k] */
 559                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 560                         emit(ARM_LDR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 561                         break;
 562                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS:
 563                         load_order = 2;
 564                         goto load;
 565                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS:
 566                         load_order = 1;
 567                         goto load;
 568                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS:
 569                         load_order = 0;
 570 load:
 571                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 572 load_common:
 573                         ctx->seen |= SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 574
 575                         if (load_order > 0) {
 576                                 emit(ARM_SUB_I(r_scratch, r_skb_hl,
 577                                                1 << load_order), ctx);
 578                                 emit(ARM_CMP_R(r_scratch, r_off), ctx);
 579                                 condt = ARM_COND_GE;
 580                         } else {
 581                                 emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 582                                 condt = ARM_COND_HI;
 583                         }
 584
 585                         /*
 586                          * test for negative offset, only if we are
 587                          * currently scheduled to take the fast
 588                          * path. this will update the flags so that
 589                          * the slowpath instruction are ignored if the
 590                          * offset is negative.
 591                          *
 592                          * for loard_order == 0 the HI condition will
 593                          * make loads at offset 0 take the slow path too.
 594                          */
 595                         _emit(condt, ARM_CMP_I(r_off, 0), ctx);
 596
 597                         _emit(condt, ARM_ADD_R(r_scratch, r_off, r_skb_data),
 598                               ctx);
 599
 600                         if (load_order == 0)
 601                                 _emit(condt, ARM_LDRB_I(r_A, r_scratch, 0),
 602                                       ctx);
 603                         else if (load_order == 1)
 604                                 emit_load_be16(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 605                         else if (load_order == 2)
 606                                 emit_load_be32(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 607
 608                         _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx)), ctx);
 609
 610                         /* the slowpath */
 611                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)load_func[load_order], ctx);
 612                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 613                         /* the offset is already in R1 */
 614                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 615                         /* check the result of skb_copy_bits */
 616                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 617                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 618                         emit(ARM_MOV_R(r_A, ARM_R0), ctx);
 619                         break;
 620                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_IND:
 621                         load_order = 2;
 622                         goto load_ind;
 623                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_IND:
 624                         load_order = 1;
 625                         goto load_ind;
 626                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_IND:
 627                         load_order = 0;
 628 load_ind:
 629                         update_on_xread(ctx);
 630                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_off, r_X, k, ctx);
 631                         goto load_common;
 632                 case BPF_LDX | BPF_IMM:
 633                         ctx->seen |= SEEN_X;
 634                         emit_mov_i(r_X, k, ctx);
 635                         break;
 636                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_LEN:
 637                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_SKB;
 638                         emit(ARM_LDR_I(r_X, r_skb,
 639                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 640                         break;
 641                 case BPF_LDX | BPF_MEM:
 642                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_MEM_WORD(k);
 643                         emit(ARM_LDR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 644                         break;
 645                 case BPF_LDX | BPF_B | BPF_MSH:
 646                         /* x = ((*(frame + k)) & 0xf) << 2; */
 647                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 648                         /* the interpreter should deal with the negative K */
 649                         if ((int)k < 0)
 650                                 return -1;
 651                         /* offset in r1: we might have to take the slow path */
 652                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 653                         emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 654
 655                         /* load in r0: common with the slowpath */
 656                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_LDRB_R(ARM_R0, r_skb_data,
 657                                                       ARM_R1), ctx);
 658                         /*
 659                          * emit_mov_i() might generate one or two instructions,
 660                          * the same holds for emit_blx_r()
 661                          */
 662                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx) - 2), ctx);
 663
 664                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 665                         /* r_off is r1 */
 666                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)jit_get_skb_b, ctx);
 667                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 668                         /* check the return value of skb_copy_bits */
 669                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 670                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 671
 672                         emit(ARM_AND_I(r_X, ARM_R0, 0x00f), ctx);
 673                         emit(ARM_LSL_I(r_X, r_X, 2), ctx);
 674                         break;
 675                 case BPF_ST:
 676                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 677                         emit(ARM_STR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 678                         break;
 679                 case BPF_STX:
 680                         update_on_xread(ctx);
 681                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 682                         emit(ARM_STR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 683                         break;
 684                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 685                         /* A += K */
 686                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_A, r_A, k, ctx);
 687                         break;
 688                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 689                         update_on_xread(ctx);
 690                         emit(ARM_ADD_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 691                         break;
 692                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 693                         /* A -= K */
 694                         OP_IMM3(ARM_SUB, r_A, r_A, k, ctx);
 695                         break;
 696                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 697                         update_on_xread(ctx);
 698                         emit(ARM_SUB_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 699                         break;
 700                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 701                         /* A *= K */
 702                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 703                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_scratch), ctx);
 704                         break;
 705                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 706                         update_on_xread(ctx);
 707                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_X), ctx);
 708                         break;
 709                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 710                         if (k == 1)
 711                                 break;
 712                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 713                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_scratch, ctx, BPF_DIV);
 714                         break;
 715                 case BPF_ALU | BPF_DIV | 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_DIV);
 720                         break;
 721                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 722                         if (k == 1) {
 723                                 emit_mov_i(r_A, 0, ctx);
 724                                 break;
 725                         }
 726                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 727                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_scratch, ctx, BPF_MOD);
 728                         break;
 729                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 730                         update_on_xread(ctx);
 731                         emit(ARM_CMP_I(r_X, 0), ctx);
 732                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 733                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_X, ctx, BPF_MOD);
 734                         break;
 735                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 736                         /* A |= K */
 737                         OP_IMM3(ARM_ORR, r_A, r_A, k, ctx);
 738                         break;
 739                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 740                         update_on_xread(ctx);
 741                         emit(ARM_ORR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 742                         break;
 743                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 744                         /* A ^= K; */
 745                         OP_IMM3(ARM_EOR, r_A, r_A, k, ctx);
 746                         break;
 747                 case BPF_ANC | SKF_AD_ALU_XOR_X:
 748                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 749                         /* A ^= X */
 750                         update_on_xread(ctx);
 751                         emit(ARM_EOR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 752                         break;
 753                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 754                         /* A &= K */
 755                         OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, k, ctx);
 756                         break;
 757                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 758                         update_on_xread(ctx);
 759                         emit(ARM_AND_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 760                         break;
 761                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 762                         if (unlikely(k > 31))
 763                                 return -1;
 764                         emit(ARM_LSL_I(r_A, r_A, k), ctx);
 765                         break;
 766                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 767                         update_on_xread(ctx);
 768                         emit(ARM_LSL_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 769                         break;
 770                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 771                         if (unlikely(k > 31))
 772                                 return -1;
 773                         emit(ARM_LSR_I(r_A, r_A, k), ctx);
 774                         break;
 775                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 776                         update_on_xread(ctx);
 777                         emit(ARM_LSR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 778                         break;
 779                 case BPF_ALU | BPF_NEG:
 780                         /* A = -A */
 781                         emit(ARM_RSB_I(r_A, r_A, 0), ctx);
 782                         break;
 783                 case BPF_JMP | BPF_JA:
 784                         /* pc += K */
 785                         emit(ARM_B(b_imm(i + k + 1, ctx)), ctx);
 786                         break;
 787                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 788                         /* pc += (A == K) ? pc->jt : pc->jf */
 789                         condt  = ARM_COND_EQ;
 790                         goto cmp_imm;
 791                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 792                         /* pc += (A > K) ? pc->jt : pc->jf */
 793                         condt  = ARM_COND_HI;
 794                         goto cmp_imm;
 795                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 796                         /* pc += (A >= K) ? pc->jt : pc->jf */
 797                         condt  = ARM_COND_HS;
 798 cmp_imm:
 799                         imm12 = imm8m(k);
 800                         if (imm12 < 0) {
 801                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 802                                 emit(ARM_CMP_R(r_A, r_scratch), ctx);
 803                         } else {
 804                                 emit(ARM_CMP_I(r_A, imm12), ctx);
 805                         }
 806 cond_jump:
 807                         if (inst->jt)
 808                                 _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + inst->jt + 1,
 809                                                    ctx)), ctx);
 810                         if (inst->jf)
 811                                 _emit(condt ^ 1, ARM_B(b_imm(i + inst->jf + 1,
 812                                                              ctx)), ctx);
 813                         break;
 814                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 815                         /* pc += (A == X) ? pc->jt : pc->jf */
 816                         condt   = ARM_COND_EQ;
 817                         goto cmp_x;
 818                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 819                         /* pc += (A > X) ? pc->jt : pc->jf */
 820                         condt   = ARM_COND_HI;
 821                         goto cmp_x;
 822                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 823                         /* pc += (A >= X) ? pc->jt : pc->jf */
 824                         condt   = ARM_COND_CS;
 825 cmp_x:
 826                         update_on_xread(ctx);
 827                         emit(ARM_CMP_R(r_A, r_X), ctx);
 828                         goto cond_jump;
 829                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 830                         /* pc += (A & K) ? pc->jt : pc->jf */
 831                         condt  = ARM_COND_NE;
 832                         /* not set iff all zeroes iff Z==1 iff EQ */
 833
 834                         imm12 = imm8m(k);
 835                         if (imm12 < 0) {
 836                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 837                                 emit(ARM_TST_R(r_A, r_scratch), ctx);
 838                         } else {
 839                                 emit(ARM_TST_I(r_A, imm12), ctx);
 840                         }
 841                         goto cond_jump;
 842                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 843                         /* pc += (A & X) ? pc->jt : pc->jf */
 844                         update_on_xread(ctx);
 845                         condt  = ARM_COND_NE;
 846                         emit(ARM_TST_R(r_A, r_X), ctx);
 847                         goto cond_jump;
 848                 case BPF_RET | BPF_A:
 849                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_A), ctx);
 850                         goto b_epilogue;
 851                 case BPF_RET | BPF_K:
 852                         if ((k == 0) && (ctx->ret0_fp_idx < 0))
 853                                 ctx->ret0_fp_idx = i;
 854                         emit_mov_i(ARM_R0, k, ctx);
 855 b_epilogue:
 856                         if (i != ctx->skf->len - 1)
 857                                 emit(ARM_B(b_imm(prog->len, ctx)), ctx);
 858                         break;
 859                 case BPF_MISC | BPF_TAX:
 860                         /* X = A */
 861                         ctx->seen |= SEEN_X;
 862                         emit(ARM_MOV_R(r_X, r_A), ctx);
 863                         break;
 864                 case BPF_MISC | BPF_TXA:
 865                         /* A = X */
 866                         update_on_xread(ctx);
 867                         emit(ARM_MOV_R(r_A, r_X), ctx);
 868                         break;
 869                 case BPF_ANC | SKF_AD_PROTOCOL:
 870                         /* A = ntohs(skb->protocol) */
 871                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 872                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 873                                                   protocol) != 2);
 874                         off = offsetof(struct sk_buff, protocol);
 875                         emit(ARM_LDRH_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 876                         emit_swap16(r_A, r_scratch, ctx);
 877                         break;
 878                 case BPF_ANC | SKF_AD_CPU:
 879                         /* r_scratch = current_thread_info() */
 880                         OP_IMM3(ARM_BIC, r_scratch, ARM_SP, THREAD_SIZE - 1, ctx);
 881                         /* A = current_thread_info()->cpu */
 882                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct thread_info, cpu) != 4);
 883                         off = offsetof(struct thread_info, cpu);
 884                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 885                         break;
 886                 case BPF_ANC | SKF_AD_IFINDEX:
 887                 case BPF_ANC | SKF_AD_HATYPE:
 888                         /* A = skb->dev->ifindex */
 889                         /* A = skb->dev->type */
 890                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 891                         off = offsetof(struct sk_buff, dev);
 892                         emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 893
 894                         emit(ARM_CMP_I(r_scratch, 0), ctx);
 895                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 896
 897                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device,
 898                                                   ifindex) != 4);
 899                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device,
 900                                                   type) != 2);
 901
 902                         if (code == (BPF_ANC | SKF_AD_IFINDEX)) {
 903                                 off = offsetof(struct net_device, ifindex);
 904                                 emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 905                         } else {
 906                                 /*
 907                                  * offset of field "type" in "struct
 908                                  * net_device" is above what can be
 909                                  * used in the ldrh rd, [rn, #imm]
 910                                  * instruction, so load the offset in
 911                                  * a register and use ldrh rd, [rn, rm]
 912                                  */
 913                                 off = offsetof(struct net_device, type);
 914                                 emit_mov_i(ARM_R3, off, ctx);
 915                                 emit(ARM_LDRH_R(r_A, r_scratch, ARM_R3), ctx);
 916                         }
 917                         break;
 918                 case BPF_ANC | SKF_AD_MARK:
 919                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 920                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, mark) != 4);
 921                         off = offsetof(struct sk_buff, mark);
 922                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 923                         break;
 924                 case BPF_ANC | SKF_AD_RXHASH:
 925                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 926                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, hash) != 4);
 927                         off = offsetof(struct sk_buff, hash);
 928                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 929                         break;
 930                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG:
 931                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG_PRESENT:
 932                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 933                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, vlan_tci) != 2);
 934                         off = offsetof(struct sk_buff, vlan_tci);
 935                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 936                         if (code == (BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG))
 937                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, ~VLAN_TAG_PRESENT, ctx);
 938                         else {
 939                                 OP_IMM3(ARM_LSR, r_A, r_A, 12, ctx);
 940                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, 0x1, ctx);
 941                         }
 942                         break;
 943                 case BPF_ANC | SKF_AD_PKTTYPE:
 944                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 945                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 946                                                   __pkt_type_offset[0]) != 1);
 947                         off = PKT_TYPE_OFFSET();
 948                         emit(ARM_LDRB_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 949                         emit(ARM_AND_I(r_A, r_A, PKT_TYPE_MAX), ctx);
 950 #ifdef __BIG_ENDIAN_BITFIELD
 951                         emit(ARM_LSR_I(r_A, r_A, 5), ctx);
 952 #endif
 953                         break;
 954                 case BPF_ANC | SKF_AD_QUEUE:
 955                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 956                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 957                                                   queue_mapping) != 2);
 958                         BUILD_BUG_ON(offsetof(struct sk_buff,
 959                                               queue_mapping) > 0xff);
 960                         off = offsetof(struct sk_buff, queue_mapping);
 961                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 962                         break;
 963                 case BPF_ANC | SKF_AD_PAY_OFFSET:
 964                         ctx->seen |= SEEN_SKB | SEEN_CALL;
 965
 966                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 967                         emit_mov_i(ARM_R3, (unsigned int)skb_get_poff, ctx);
 968                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 969                         emit(ARM_MOV_R(r_A, ARM_R0), ctx);
 970                         break;
 971                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_ABS:
 972                         /*
 973                          * load a 32bit word from struct seccomp_data.
 974                          * seccomp_check_filter() will already have checked
 975                          * that k is 32bit aligned and lies within the
 976                          * struct seccomp_data.
 977                          */
 978                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 979                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, k), ctx);
 980                         break;
 981                 default:
 982                         return -1;
 983                 }
 984
 985                 if (ctx->flags & FLAG_IMM_OVERFLOW)
 986                         /*
 987                          * this instruction generated an overflow when
 988                          * trying to access the literal pool, so
 989                          * delegate this filter to the kernel interpreter.
 990                          */
 991                         return -1;
 992         }
 993
 994         /* compute offsets only during the first pass */
 995         if (ctx->target == NULL)
 996                 ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 997
 998         return 0;
 999 }
1000
1001
1002 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
1003 {
1004         struct bpf_binary_header *header;
1005         struct jit_ctx ctx;
1006         unsigned tmp_idx;
1007         unsigned alloc_size;
1008         u8 *target_ptr;
1009
1010         if (!bpf_jit_enable)
1011                 return;
1012
1013         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
1014         ctx.skf         = fp;
1015         ctx.ret0_fp_idx = -1;
1016
1017         ctx.offsets = kzalloc(4 * (ctx.skf->len + 1), GFP_KERNEL);
1018         if (ctx.offsets == NULL)
1019                 return;
1020
1021         /* fake pass to fill in the ctx->seen */
1022         if (unlikely(build_body(&ctx)))
1023                 goto out;
1024
1025         tmp_idx = ctx.idx;
1026         build_prologue(&ctx);
1027         ctx.prologue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
1028
1029 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1030         tmp_idx = ctx.idx;
1031         build_epilogue(&ctx);
1032         ctx.epilogue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
1033
1034         ctx.idx += ctx.imm_count;
1035         if (ctx.imm_count) {
1036                 ctx.imms = kzalloc(4 * ctx.imm_count, GFP_KERNEL);
1037                 if (ctx.imms == NULL)
1038                         goto out;
1039         }
1040 #else
1041         /* there's nothing after the epilogue on ARMv7 */
1042         build_epilogue(&ctx);
1043 #endif
1044         alloc_size = 4 * ctx.idx;
1045         header = bpf_jit_binary_alloc(alloc_size, &target_ptr,
1046                                       4, jit_fill_hole);
1047         if (header == NULL)
1048                 goto out;
1049
1050         ctx.target = (u32 *) target_ptr;
1051         ctx.idx = 0;
1052
1053         build_prologue(&ctx);
1054         if (build_body(&ctx) < 0) {
1055 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1056                 if (ctx.imm_count)
1057                         kfree(ctx.imms);
1058 #endif
1059                 bpf_jit_binary_free(header);
1060                 goto out;
1061         }
1062         build_epilogue(&ctx);
1063
1064         flush_icache_range((u32)ctx.target, (u32)(ctx.target + ctx.idx));
1065
1066 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1067         if (ctx.imm_count)
1068                 kfree(ctx.imms);
1069 #endif
1070
1071         if (bpf_jit_enable > 1)
1072                 /* there are 2 passes here */
1073                 bpf_jit_dump(fp->len, alloc_size, 2, ctx.target);
1074
1075         set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
1076         fp->bpf_func = (void *)ctx.target;
1077         fp->jited = 1;
1078 out:
1079         kfree(ctx.offsets);
1080         return;
1081 }
1082
1083 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *fp)
1084 {
1085         unsigned long addr = (unsigned long)fp->bpf_func & PAGE_MASK;
1086         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
1087
1088         if (!fp->jited)
1089                 goto free_filter;
1090
1091         set_memory_rw(addr, header->pages);
1092         bpf_jit_binary_free(header);
1093
1094 free_filter:
1095         bpf_prog_unlock_free(fp);
1096 }