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