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 static inline int call_neg_helper(struct sk_buff *skb, int offset, void *ret,
  76                       unsigned int size)
  77 {
  78         void *ptr = bpf_internal_load_pointer_neg_helper(skb, offset, size);
  79
  80         if (!ptr)
  81                 return -EFAULT;
  82         memcpy(ret, ptr, size);
  83         return 0;
  84 }
  85
  86 static u64 jit_get_skb_b(struct sk_buff *skb, int offset)
  87 {
  88         u8 ret;
  89         int err;
  90
  91         if (offset < 0)
  92                 err = call_neg_helper(skb, offset, &ret, 1);
  93         else
  94                 err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 1);
  95
  96         return (u64)err << 32 | ret;
  97 }
  98
  99 static u64 jit_get_skb_h(struct sk_buff *skb, int offset)
 100 {
 101         u16 ret;
 102         int err;
 103
 104         if (offset < 0)
 105                 err = call_neg_helper(skb, offset, &ret, 2);
 106         else
 107                 err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 2);
 108
 109         return (u64)err << 32 | ntohs(ret);
 110 }
 111
 112 static u64 jit_get_skb_w(struct sk_buff *skb, int offset)
 113 {
 114         u32 ret;
 115         int err;
 116
 117         if (offset < 0)
 118                 err = call_neg_helper(skb, offset, &ret, 4);
 119         else
 120                 err = skb_copy_bits(skb, offset, &ret, 4);
 121
 122         return (u64)err << 32 | ntohl(ret);
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Wrappers which handle both OABI and EABI and assures Thumb2 interworking
 127  * (where the assembly routines like __aeabi_uidiv could cause problems).
 128  */
 129 static u32 jit_udiv(u32 dividend, u32 divisor)
 130 {
 131         return dividend / divisor;
 132 }
 133
 134 static u32 jit_mod(u32 dividend, u32 divisor)
 135 {
 136         return dividend % divisor;
 137 }
 138
 139 static inline void _emit(int cond, u32 inst, struct jit_ctx *ctx)
 140 {
 141         inst |= (cond << 28);
 142         inst = __opcode_to_mem_arm(inst);
 143
 144         if (ctx->target != NULL)
 145                 ctx->target[ctx->idx] = inst;
 146
 147         ctx->idx++;
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Emit an instruction that will be executed unconditionally.
 152  */
 153 static inline void emit(u32 inst, struct jit_ctx *ctx)
 154 {
 155         _emit(ARM_COND_AL, inst, ctx);
 156 }
 157
 158 static u16 saved_regs(struct jit_ctx *ctx)
 159 {
 160         u16 ret = 0;
 161
 162         if ((ctx->skf->len > 1) ||
 163             (ctx->skf->insns[0].code == (BPF_RET | BPF_A)))
 164                 ret |= 1 << r_A;
 165
 166 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 167         ret |= (1 << ARM_FP) | (1 << ARM_IP) | (1 << ARM_LR) | (1 << ARM_PC);
 168 #else
 169         if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 170                 ret |= 1 << ARM_LR;
 171 #endif
 172         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 173                 ret |= 1 << r_skb;
 174         if (ctx->seen & SEEN_DATA)
 175                 ret |= (1 << r_skb_data) | (1 << r_skb_hl);
 176         if (ctx->seen & SEEN_X)
 177                 ret |= 1 << r_X;
 178
 179         return ret;
 180 }
 181
 182 static inline int mem_words_used(struct jit_ctx *ctx)
 183 {
 184         /* yes, we do waste some stack space IF there are "holes" in the set" */
 185         return fls(ctx->seen & SEEN_MEM);
 186 }
 187
 188 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 189 {
 190         u32 *ptr;
 191         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 192         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 193                 *ptr++ = __opcode_to_mem_arm(ARM_INST_UDF);
 194 }
 195
 196 static void build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 197 {
 198         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 199         u16 off;
 200
 201 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 202         emit(ARM_MOV_R(ARM_IP, ARM_SP), ctx);
 203         emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 204         emit(ARM_SUB_I(ARM_FP, ARM_IP, 4), ctx);
 205 #else
 206         if (reg_set)
 207                 emit(ARM_PUSH(reg_set), ctx);
 208 #endif
 209
 210         if (ctx->seen & (SEEN_DATA | SEEN_SKB))
 211                 emit(ARM_MOV_R(r_skb, ARM_R0), ctx);
 212
 213         if (ctx->seen & SEEN_DATA) {
 214                 off = offsetof(struct sk_buff, data);
 215                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_data, r_skb, off), ctx);
 216                 /* headlen = len - data_len */
 217                 off = offsetof(struct sk_buff, len);
 218                 emit(ARM_LDR_I(r_skb_hl, r_skb, off), ctx);
 219                 off = offsetof(struct sk_buff, data_len);
 220                 emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 221                 emit(ARM_SUB_R(r_skb_hl, r_skb_hl, r_scratch), ctx);
 222         }
 223
 224         if (ctx->flags & FLAG_NEED_X_RESET)
 225                 emit(ARM_MOV_I(r_X, 0), ctx);
 226
 227         /* do not leak kernel data to userspace */
 228         if (bpf_needs_clear_a(&ctx->skf->insns[0]))
 229                 emit(ARM_MOV_I(r_A, 0), ctx);
 230
 231         /* stack space for the BPF_MEM words */
 232         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 233                 emit(ARM_SUB_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 234 }
 235
 236 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 237 {
 238         u16 reg_set = saved_regs(ctx);
 239
 240         if (ctx->seen & SEEN_MEM)
 241                 emit(ARM_ADD_I(ARM_SP, ARM_SP, mem_words_used(ctx) * 4), ctx);
 242
 243         reg_set &= ~(1 << ARM_LR);
 244
 245 #ifdef CONFIG_FRAME_POINTER
 246         /* the first instruction of the prologue was: mov ip, sp */
 247         reg_set &= ~(1 << ARM_IP);
 248         reg_set |= (1 << ARM_SP);
 249         emit(ARM_LDM(ARM_SP, reg_set), ctx);
 250 #else
 251         if (reg_set) {
 252                 if (ctx->seen & SEEN_CALL)
 253                         reg_set |= 1 << ARM_PC;
 254                 emit(ARM_POP(reg_set), ctx);
 255         }
 256
 257         if (!(ctx->seen & SEEN_CALL))
 258                 emit(ARM_BX(ARM_LR), ctx);
 259 #endif
 260 }
 261
 262 static int16_t imm8m(u32 x)
 263 {
 264         u32 rot;
 265
 266         for (rot = 0; rot < 16; rot++)
 267                 if ((x & ~ror32(0xff, 2 * rot)) == 0)
 268                         return rol32(x, 2 * rot) | (rot << 8);
 269
 270         return -1;
 271 }
 272
 273 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 274
 275 static u16 imm_offset(u32 k, struct jit_ctx *ctx)
 276 {
 277         unsigned i = 0, offset;
 278         u16 imm;
 279
 280         /* on the "fake" run we just count them (duplicates included) */
 281         if (ctx->target == NULL) {
 282                 ctx->imm_count++;
 283                 return 0;
 284         }
 285
 286         while ((i < ctx->imm_count) && ctx->imms[i]) {
 287                 if (ctx->imms[i] == k)
 288                         break;
 289                 i++;
 290         }
 291
 292         if (ctx->imms[i] == 0)
 293                 ctx->imms[i] = k;
 294
 295         /* constants go just after the epilogue */
 296         offset =  ctx->offsets[ctx->skf->len];
 297         offset += ctx->prologue_bytes;
 298         offset += ctx->epilogue_bytes;
 299         offset += i * 4;
 300
 301         ctx->target[offset / 4] = k;
 302
 303         /* PC in ARM mode == address of the instruction + 8 */
 304         imm = offset - (8 + ctx->idx * 4);
 305
 306         if (imm & ~0xfff) {
 307                 /*
 308                  * literal pool is too far, signal it into flags. we
 309                  * can only detect it on the second pass unfortunately.
 310                  */
 311                 ctx->flags |= FLAG_IMM_OVERFLOW;
 312                 return 0;
 313         }
 314
 315         return imm;
 316 }
 317
 318 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ */
 319
 320 /*
 321  * Move an immediate that's not an imm8m to a core register.
 322  */
 323 static inline void emit_mov_i_no8m(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 324 {
 325 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
 326         emit(ARM_LDR_I(rd, ARM_PC, imm_offset(val, ctx)), ctx);
 327 #else
 328         emit(ARM_MOVW(rd, val & 0xffff), ctx);
 329         if (val > 0xffff)
 330                 emit(ARM_MOVT(rd, val >> 16), ctx);
 331 #endif
 332 }
 333
 334 static inline void emit_mov_i(int rd, u32 val, struct jit_ctx *ctx)
 335 {
 336         int imm12 = imm8m(val);
 337
 338         if (imm12 >= 0)
 339                 emit(ARM_MOV_I(rd, imm12), ctx);
 340         else
 341                 emit_mov_i_no8m(rd, val, ctx);
 342 }
 343
 344 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 6
 345
 346 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 347 {
 348         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R3, r_addr, 1), ctx);
 349         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 350         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 3), ctx);
 351         _emit(cond, ARM_LSL_I(ARM_R3, ARM_R3, 16), ctx);
 352         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R0, r_addr, 2), ctx);
 353         _emit(cond, ARM_ORR_S(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 24), ctx);
 354         _emit(cond, ARM_ORR_R(ARM_R3, ARM_R3, ARM_R2), ctx);
 355         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R3, ARM_R0, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 356 }
 357
 358 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 359 {
 360         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R1, r_addr, 0), ctx);
 361         _emit(cond, ARM_LDRB_I(ARM_R2, r_addr, 1), ctx);
 362         _emit(cond, ARM_ORR_S(r_res, ARM_R2, ARM_R1, SRTYPE_LSL, 8), ctx);
 363 }
 364
 365 static inline void emit_swap16(u8 r_dst, u8 r_src, struct jit_ctx *ctx)
 366 {
 367         /* r_dst = (r_src << 8) | (r_src >> 8) */
 368         emit(ARM_LSL_I(ARM_R1, r_src, 8), ctx);
 369         emit(ARM_ORR_S(r_dst, ARM_R1, r_src, SRTYPE_LSR, 8), ctx);
 370
 371         /*
 372          * we need to mask out the bits set in r_dst[23:16] due to
 373          * the first shift instruction.
 374          *
 375          * note that 0x8ff is the encoded immediate 0x00ff0000.
 376          */
 377         emit(ARM_BIC_I(r_dst, r_dst, 0x8ff), ctx);
 378 }
 379
 380 #else  /* ARMv6+ */
 381
 382 static void emit_load_be32(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 383 {
 384         _emit(cond, ARM_LDR_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 385 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 386         _emit(cond, ARM_REV(r_res, r_res), ctx);
 387 #endif
 388 }
 389
 390 static void emit_load_be16(u8 cond, u8 r_res, u8 r_addr, struct jit_ctx *ctx)
 391 {
 392         _emit(cond, ARM_LDRH_I(r_res, r_addr, 0), ctx);
 393 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 394         _emit(cond, ARM_REV16(r_res, r_res), ctx);
 395 #endif
 396 }
 397
 398 static inline void emit_swap16(u8 r_dst __maybe_unused,
 399                                u8 r_src __maybe_unused,
 400                                struct jit_ctx *ctx __maybe_unused)
 401 {
 402 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 403         emit(ARM_REV16(r_dst, r_src), ctx);
 404 #endif
 405 }
 406
 407 #endif /* __LINUX_ARM_ARCH__ < 6 */
 408
 409
 410 /* Compute the immediate value for a PC-relative branch. */
 411 static inline u32 b_imm(unsigned tgt, struct jit_ctx *ctx)
 412 {
 413         u32 imm;
 414
 415         if (ctx->target == NULL)
 416                 return 0;
 417         /*
 418          * BPF allows only forward jumps and the offset of the target is
 419          * still the one computed during the first pass.
 420          */
 421         imm  = ctx->offsets[tgt] + ctx->prologue_bytes - (ctx->idx * 4 + 8);
 422
 423         return imm >> 2;
 424 }
 425
 426 #define OP_IMM3(op, r1, r2, imm_val, ctx)                               \
 427         do {                                                            \
 428                 imm12 = imm8m(imm_val);                                 \
 429                 if (imm12 < 0) {                                        \
 430                         emit_mov_i_no8m(r_scratch, imm_val, ctx);       \
 431                         emit(op ## _R((r1), (r2), r_scratch), ctx);     \
 432                 } else {                                                \
 433                         emit(op ## _I((r1), (r2), imm12), ctx);         \
 434                 }                                                       \
 435         } while (0)
 436
 437 static inline void emit_err_ret(u8 cond, struct jit_ctx *ctx)
 438 {
 439         if (ctx->ret0_fp_idx >= 0) {
 440                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->ret0_fp_idx, ctx)), ctx);
 441                 /* NOP to keep the size constant between passes */
 442                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, ARM_R0), ctx);
 443         } else {
 444                 _emit(cond, ARM_MOV_I(ARM_R0, 0), ctx);
 445                 _emit(cond, ARM_B(b_imm(ctx->skf->len, ctx)), ctx);
 446         }
 447 }
 448
 449 static inline void emit_blx_r(u8 tgt_reg, struct jit_ctx *ctx)
 450 {
 451 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 5
 452         emit(ARM_MOV_R(ARM_LR, ARM_PC), ctx);
 453
 454         if (elf_hwcap & HWCAP_THUMB)
 455                 emit(ARM_BX(tgt_reg), ctx);
 456         else
 457                 emit(ARM_MOV_R(ARM_PC, tgt_reg), ctx);
 458 #else
 459         emit(ARM_BLX_R(tgt_reg), ctx);
 460 #endif
 461 }
 462
 463 static inline void emit_udivmod(u8 rd, u8 rm, u8 rn, struct jit_ctx *ctx,
 464                                 int bpf_op)
 465 {
 466 #if __LINUX_ARM_ARCH__ == 7
 467         if (elf_hwcap & HWCAP_IDIVA) {
 468                 if (bpf_op == BPF_DIV)
 469                         emit(ARM_UDIV(rd, rm, rn), ctx);
 470                 else {
 471                         emit(ARM_UDIV(ARM_R3, rm, rn), ctx);
 472                         emit(ARM_MLS(rd, rn, ARM_R3, rm), ctx);
 473                 }
 474                 return;
 475         }
 476 #endif
 477
 478         /*
 479          * For BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K instructions, rm is ARM_R4
 480          * (r_A) and rn is ARM_R0 (r_scratch) so load rn first into
 481          * ARM_R1 to avoid accidentally overwriting ARM_R0 with rm
 482          * before using it as a source for ARM_R1.
 483          *
 484          * For BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X rm is ARM_R4 (r_A) and rn is
 485          * ARM_R5 (r_X) so there is no particular register overlap
 486          * issues.
 487          */
 488         if (rn != ARM_R1)
 489                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R1, rn), ctx);
 490         if (rm != ARM_R0)
 491                 emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, rm), ctx);
 492
 493         ctx->seen |= SEEN_CALL;
 494         emit_mov_i(ARM_R3, bpf_op == BPF_DIV ? (u32)jit_udiv : (u32)jit_mod,
 495                    ctx);
 496         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 497
 498         if (rd != ARM_R0)
 499                 emit(ARM_MOV_R(rd, ARM_R0), ctx);
 500 }
 501
 502 static inline void update_on_xread(struct jit_ctx *ctx)
 503 {
 504         if (!(ctx->seen & SEEN_X))
 505                 ctx->flags |= FLAG_NEED_X_RESET;
 506
 507         ctx->seen |= SEEN_X;
 508 }
 509
 510 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 511 {
 512         void *load_func[] = {jit_get_skb_b, jit_get_skb_h, jit_get_skb_w};
 513         const struct bpf_prog *prog = ctx->skf;
 514         const struct sock_filter *inst;
 515         unsigned i, load_order, off, condt;
 516         int imm12;
 517         u32 k;
 518
 519         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 520                 u16 code;
 521
 522                 inst = &(prog->insns[i]);
 523                 /* K as an immediate value operand */
 524                 k = inst->k;
 525                 code = bpf_anc_helper(inst);
 526
 527                 /* compute offsets only in the fake pass */
 528                 if (ctx->target == NULL)
 529                         ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 530
 531                 switch (code) {
 532                 case BPF_LD | BPF_IMM:
 533                         emit_mov_i(r_A, k, ctx);
 534                         break;
 535                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN:
 536                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 537                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, len) != 4);
 538                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb,
 539                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 540                         break;
 541                 case BPF_LD | BPF_MEM:
 542                         /* A = scratch[k] */
 543                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 544                         emit(ARM_LDR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 545                         break;
 546                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS:
 547                         load_order = 2;
 548                         goto load;
 549                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS:
 550                         load_order = 1;
 551                         goto load;
 552                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS:
 553                         load_order = 0;
 554 load:
 555                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 556 load_common:
 557                         ctx->seen |= SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 558
 559                         if (load_order > 0) {
 560                                 emit(ARM_SUB_I(r_scratch, r_skb_hl,
 561                                                1 << load_order), ctx);
 562                                 emit(ARM_CMP_R(r_scratch, r_off), ctx);
 563                                 condt = ARM_COND_GE;
 564                         } else {
 565                                 emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 566                                 condt = ARM_COND_HI;
 567                         }
 568
 569                         /*
 570                          * test for negative offset, only if we are
 571                          * currently scheduled to take the fast
 572                          * path. this will update the flags so that
 573                          * the slowpath instruction are ignored if the
 574                          * offset is negative.
 575                          *
 576                          * for loard_order == 0 the HI condition will
 577                          * make loads at offset 0 take the slow path too.
 578                          */
 579                         _emit(condt, ARM_CMP_I(r_off, 0), ctx);
 580
 581                         _emit(condt, ARM_ADD_R(r_scratch, r_off, r_skb_data),
 582                               ctx);
 583
 584                         if (load_order == 0)
 585                                 _emit(condt, ARM_LDRB_I(r_A, r_scratch, 0),
 586                                       ctx);
 587                         else if (load_order == 1)
 588                                 emit_load_be16(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 589                         else if (load_order == 2)
 590                                 emit_load_be32(condt, r_A, r_scratch, ctx);
 591
 592                         _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx)), ctx);
 593
 594                         /* the slowpath */
 595                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)load_func[load_order], ctx);
 596                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 597                         /* the offset is already in R1 */
 598                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 599                         /* check the result of skb_copy_bits */
 600                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 601                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 602                         emit(ARM_MOV_R(r_A, ARM_R0), ctx);
 603                         break;
 604                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_IND:
 605                         load_order = 2;
 606                         goto load_ind;
 607                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_IND:
 608                         load_order = 1;
 609                         goto load_ind;
 610                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_IND:
 611                         load_order = 0;
 612 load_ind:
 613                         update_on_xread(ctx);
 614                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_off, r_X, k, ctx);
 615                         goto load_common;
 616                 case BPF_LDX | BPF_IMM:
 617                         ctx->seen |= SEEN_X;
 618                         emit_mov_i(r_X, k, ctx);
 619                         break;
 620                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_LEN:
 621                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_SKB;
 622                         emit(ARM_LDR_I(r_X, r_skb,
 623                                        offsetof(struct sk_buff, len)), ctx);
 624                         break;
 625                 case BPF_LDX | BPF_MEM:
 626                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_MEM_WORD(k);
 627                         emit(ARM_LDR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 628                         break;
 629                 case BPF_LDX | BPF_B | BPF_MSH:
 630                         /* x = ((*(frame + k)) & 0xf) << 2; */
 631                         ctx->seen |= SEEN_X | SEEN_DATA | SEEN_CALL;
 632                         /* the interpreter should deal with the negative K */
 633                         if ((int)k < 0)
 634                                 return -1;
 635                         /* offset in r1: we might have to take the slow path */
 636                         emit_mov_i(r_off, k, ctx);
 637                         emit(ARM_CMP_R(r_skb_hl, r_off), ctx);
 638
 639                         /* load in r0: common with the slowpath */
 640                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_LDRB_R(ARM_R0, r_skb_data,
 641                                                       ARM_R1), ctx);
 642                         /*
 643                          * emit_mov_i() might generate one or two instructions,
 644                          * the same holds for emit_blx_r()
 645                          */
 646                         _emit(ARM_COND_HI, ARM_B(b_imm(i + 1, ctx) - 2), ctx);
 647
 648                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 649                         /* r_off is r1 */
 650                         emit_mov_i(ARM_R3, (u32)jit_get_skb_b, ctx);
 651                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 652                         /* check the return value of skb_copy_bits */
 653                         emit(ARM_CMP_I(ARM_R1, 0), ctx);
 654                         emit_err_ret(ARM_COND_NE, ctx);
 655
 656                         emit(ARM_AND_I(r_X, ARM_R0, 0x00f), ctx);
 657                         emit(ARM_LSL_I(r_X, r_X, 2), ctx);
 658                         break;
 659                 case BPF_ST:
 660                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 661                         emit(ARM_STR_I(r_A, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 662                         break;
 663                 case BPF_STX:
 664                         update_on_xread(ctx);
 665                         ctx->seen |= SEEN_MEM_WORD(k);
 666                         emit(ARM_STR_I(r_X, ARM_SP, SCRATCH_OFF(k)), ctx);
 667                         break;
 668                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 669                         /* A += K */
 670                         OP_IMM3(ARM_ADD, r_A, r_A, k, ctx);
 671                         break;
 672                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 673                         update_on_xread(ctx);
 674                         emit(ARM_ADD_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 675                         break;
 676                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 677                         /* A -= K */
 678                         OP_IMM3(ARM_SUB, r_A, r_A, k, ctx);
 679                         break;
 680                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 681                         update_on_xread(ctx);
 682                         emit(ARM_SUB_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 683                         break;
 684                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 685                         /* A *= K */
 686                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 687                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_scratch), ctx);
 688                         break;
 689                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 690                         update_on_xread(ctx);
 691                         emit(ARM_MUL(r_A, r_A, r_X), ctx);
 692                         break;
 693                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 694                         if (k == 1)
 695                                 break;
 696                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 697                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_scratch, ctx, BPF_DIV);
 698                         break;
 699                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 700                         update_on_xread(ctx);
 701                         emit(ARM_CMP_I(r_X, 0), ctx);
 702                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 703                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_X, ctx, BPF_DIV);
 704                         break;
 705                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 706                         if (k == 1) {
 707                                 emit_mov_i(r_A, 0, ctx);
 708                                 break;
 709                         }
 710                         emit_mov_i(r_scratch, k, ctx);
 711                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_scratch, ctx, BPF_MOD);
 712                         break;
 713                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 714                         update_on_xread(ctx);
 715                         emit(ARM_CMP_I(r_X, 0), ctx);
 716                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 717                         emit_udivmod(r_A, r_A, r_X, ctx, BPF_MOD);
 718                         break;
 719                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 720                         /* A |= K */
 721                         OP_IMM3(ARM_ORR, r_A, r_A, k, ctx);
 722                         break;
 723                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 724                         update_on_xread(ctx);
 725                         emit(ARM_ORR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 726                         break;
 727                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 728                         /* A ^= K; */
 729                         OP_IMM3(ARM_EOR, r_A, r_A, k, ctx);
 730                         break;
 731                 case BPF_ANC | SKF_AD_ALU_XOR_X:
 732                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 733                         /* A ^= X */
 734                         update_on_xread(ctx);
 735                         emit(ARM_EOR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 736                         break;
 737                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 738                         /* A &= K */
 739                         OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, k, ctx);
 740                         break;
 741                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 742                         update_on_xread(ctx);
 743                         emit(ARM_AND_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 744                         break;
 745                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 746                         if (unlikely(k > 31))
 747                                 return -1;
 748                         emit(ARM_LSL_I(r_A, r_A, k), ctx);
 749                         break;
 750                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 751                         update_on_xread(ctx);
 752                         emit(ARM_LSL_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 753                         break;
 754                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 755                         if (unlikely(k > 31))
 756                                 return -1;
 757                         if (k)
 758                                 emit(ARM_LSR_I(r_A, r_A, k), ctx);
 759                         break;
 760                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 761                         update_on_xread(ctx);
 762                         emit(ARM_LSR_R(r_A, r_A, r_X), ctx);
 763                         break;
 764                 case BPF_ALU | BPF_NEG:
 765                         /* A = -A */
 766                         emit(ARM_RSB_I(r_A, r_A, 0), ctx);
 767                         break;
 768                 case BPF_JMP | BPF_JA:
 769                         /* pc += K */
 770                         emit(ARM_B(b_imm(i + k + 1, ctx)), ctx);
 771                         break;
 772                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 773                         /* pc += (A == K) ? pc->jt : pc->jf */
 774                         condt  = ARM_COND_EQ;
 775                         goto cmp_imm;
 776                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 777                         /* pc += (A > K) ? pc->jt : pc->jf */
 778                         condt  = ARM_COND_HI;
 779                         goto cmp_imm;
 780                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 781                         /* pc += (A >= K) ? pc->jt : pc->jf */
 782                         condt  = ARM_COND_HS;
 783 cmp_imm:
 784                         imm12 = imm8m(k);
 785                         if (imm12 < 0) {
 786                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 787                                 emit(ARM_CMP_R(r_A, r_scratch), ctx);
 788                         } else {
 789                                 emit(ARM_CMP_I(r_A, imm12), ctx);
 790                         }
 791 cond_jump:
 792                         if (inst->jt)
 793                                 _emit(condt, ARM_B(b_imm(i + inst->jt + 1,
 794                                                    ctx)), ctx);
 795                         if (inst->jf)
 796                                 _emit(condt ^ 1, ARM_B(b_imm(i + inst->jf + 1,
 797                                                              ctx)), ctx);
 798                         break;
 799                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 800                         /* pc += (A == X) ? pc->jt : pc->jf */
 801                         condt   = ARM_COND_EQ;
 802                         goto cmp_x;
 803                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 804                         /* pc += (A > X) ? pc->jt : pc->jf */
 805                         condt   = ARM_COND_HI;
 806                         goto cmp_x;
 807                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 808                         /* pc += (A >= X) ? pc->jt : pc->jf */
 809                         condt   = ARM_COND_CS;
 810 cmp_x:
 811                         update_on_xread(ctx);
 812                         emit(ARM_CMP_R(r_A, r_X), ctx);
 813                         goto cond_jump;
 814                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 815                         /* pc += (A & K) ? pc->jt : pc->jf */
 816                         condt  = ARM_COND_NE;
 817                         /* not set iff all zeroes iff Z==1 iff EQ */
 818
 819                         imm12 = imm8m(k);
 820                         if (imm12 < 0) {
 821                                 emit_mov_i_no8m(r_scratch, k, ctx);
 822                                 emit(ARM_TST_R(r_A, r_scratch), ctx);
 823                         } else {
 824                                 emit(ARM_TST_I(r_A, imm12), ctx);
 825                         }
 826                         goto cond_jump;
 827                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 828                         /* pc += (A & X) ? pc->jt : pc->jf */
 829                         update_on_xread(ctx);
 830                         condt  = ARM_COND_NE;
 831                         emit(ARM_TST_R(r_A, r_X), ctx);
 832                         goto cond_jump;
 833                 case BPF_RET | BPF_A:
 834                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_A), ctx);
 835                         goto b_epilogue;
 836                 case BPF_RET | BPF_K:
 837                         if ((k == 0) && (ctx->ret0_fp_idx < 0))
 838                                 ctx->ret0_fp_idx = i;
 839                         emit_mov_i(ARM_R0, k, ctx);
 840 b_epilogue:
 841                         if (i != ctx->skf->len - 1)
 842                                 emit(ARM_B(b_imm(prog->len, ctx)), ctx);
 843                         break;
 844                 case BPF_MISC | BPF_TAX:
 845                         /* X = A */
 846                         ctx->seen |= SEEN_X;
 847                         emit(ARM_MOV_R(r_X, r_A), ctx);
 848                         break;
 849                 case BPF_MISC | BPF_TXA:
 850                         /* A = X */
 851                         update_on_xread(ctx);
 852                         emit(ARM_MOV_R(r_A, r_X), ctx);
 853                         break;
 854                 case BPF_ANC | SKF_AD_PROTOCOL:
 855                         /* A = ntohs(skb->protocol) */
 856                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 857                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 858                                                   protocol) != 2);
 859                         off = offsetof(struct sk_buff, protocol);
 860                         emit(ARM_LDRH_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 861                         emit_swap16(r_A, r_scratch, ctx);
 862                         break;
 863                 case BPF_ANC | SKF_AD_CPU:
 864                         /* r_scratch = current_thread_info() */
 865                         OP_IMM3(ARM_BIC, r_scratch, ARM_SP, THREAD_SIZE - 1, ctx);
 866                         /* A = current_thread_info()->cpu */
 867                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct thread_info, cpu) != 4);
 868                         off = offsetof(struct thread_info, cpu);
 869                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 870                         break;
 871                 case BPF_ANC | SKF_AD_IFINDEX:
 872                 case BPF_ANC | SKF_AD_HATYPE:
 873                         /* A = skb->dev->ifindex */
 874                         /* A = skb->dev->type */
 875                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 876                         off = offsetof(struct sk_buff, dev);
 877                         emit(ARM_LDR_I(r_scratch, r_skb, off), ctx);
 878
 879                         emit(ARM_CMP_I(r_scratch, 0), ctx);
 880                         emit_err_ret(ARM_COND_EQ, ctx);
 881
 882                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device,
 883                                                   ifindex) != 4);
 884                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device,
 885                                                   type) != 2);
 886
 887                         if (code == (BPF_ANC | SKF_AD_IFINDEX)) {
 888                                 off = offsetof(struct net_device, ifindex);
 889                                 emit(ARM_LDR_I(r_A, r_scratch, off), ctx);
 890                         } else {
 891                                 /*
 892                                  * offset of field "type" in "struct
 893                                  * net_device" is above what can be
 894                                  * used in the ldrh rd, [rn, #imm]
 895                                  * instruction, so load the offset in
 896                                  * a register and use ldrh rd, [rn, rm]
 897                                  */
 898                                 off = offsetof(struct net_device, type);
 899                                 emit_mov_i(ARM_R3, off, ctx);
 900                                 emit(ARM_LDRH_R(r_A, r_scratch, ARM_R3), ctx);
 901                         }
 902                         break;
 903                 case BPF_ANC | SKF_AD_MARK:
 904                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 905                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, mark) != 4);
 906                         off = offsetof(struct sk_buff, mark);
 907                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 908                         break;
 909                 case BPF_ANC | SKF_AD_RXHASH:
 910                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 911                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, hash) != 4);
 912                         off = offsetof(struct sk_buff, hash);
 913                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 914                         break;
 915                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG:
 916                 case BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG_PRESENT:
 917                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 918                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, vlan_tci) != 2);
 919                         off = offsetof(struct sk_buff, vlan_tci);
 920                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 921                         if (code == (BPF_ANC | SKF_AD_VLAN_TAG))
 922                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, ~VLAN_TAG_PRESENT, ctx);
 923                         else {
 924                                 OP_IMM3(ARM_LSR, r_A, r_A, 12, ctx);
 925                                 OP_IMM3(ARM_AND, r_A, r_A, 0x1, ctx);
 926                         }
 927                         break;
 928                 case BPF_ANC | SKF_AD_PKTTYPE:
 929                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 930                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 931                                                   __pkt_type_offset[0]) != 1);
 932                         off = PKT_TYPE_OFFSET();
 933                         emit(ARM_LDRB_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 934                         emit(ARM_AND_I(r_A, r_A, PKT_TYPE_MAX), ctx);
 935 #ifdef __BIG_ENDIAN_BITFIELD
 936                         emit(ARM_LSR_I(r_A, r_A, 5), ctx);
 937 #endif
 938                         break;
 939                 case BPF_ANC | SKF_AD_QUEUE:
 940                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 941                         BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff,
 942                                                   queue_mapping) != 2);
 943                         BUILD_BUG_ON(offsetof(struct sk_buff,
 944                                               queue_mapping) > 0xff);
 945                         off = offsetof(struct sk_buff, queue_mapping);
 946                         emit(ARM_LDRH_I(r_A, r_skb, off), ctx);
 947                         break;
 948                 case BPF_ANC | SKF_AD_PAY_OFFSET:
 949                         ctx->seen |= SEEN_SKB | SEEN_CALL;
 950
 951                         emit(ARM_MOV_R(ARM_R0, r_skb), ctx);
 952                         emit_mov_i(ARM_R3, (unsigned int)skb_get_poff, ctx);
 953                         emit_blx_r(ARM_R3, ctx);
 954                         emit(ARM_MOV_R(r_A, ARM_R0), ctx);
 955                         break;
 956                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_ABS:
 957                         /*
 958                          * load a 32bit word from struct seccomp_data.
 959                          * seccomp_check_filter() will already have checked
 960                          * that k is 32bit aligned and lies within the
 961                          * struct seccomp_data.
 962                          */
 963                         ctx->seen |= SEEN_SKB;
 964                         emit(ARM_LDR_I(r_A, r_skb, k), ctx);
 965                         break;
 966                 default:
 967                         return -1;
 968                 }
 969
 970                 if (ctx->flags & FLAG_IMM_OVERFLOW)
 971                         /*
 972                          * this instruction generated an overflow when
 973                          * trying to access the literal pool, so
 974                          * delegate this filter to the kernel interpreter.
 975                          */
 976                         return -1;
 977         }
 978
 979         /* compute offsets only during the first pass */
 980         if (ctx->target == NULL)
 981                 ctx->offsets[i] = ctx->idx * 4;
 982
 983         return 0;
 984 }
 985
 986
 987 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
 988 {
 989         struct bpf_binary_header *header;
 990         struct jit_ctx ctx;
 991         unsigned tmp_idx;
 992         unsigned alloc_size;
 993         u8 *target_ptr;
 994
 995         if (!bpf_jit_enable)
 996                 return;
 997
 998         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 999         ctx.skf         = fp;
1000         ctx.ret0_fp_idx = -1;
1001
1002         ctx.offsets = kzalloc(4 * (ctx.skf->len + 1), GFP_KERNEL);
1003         if (ctx.offsets == NULL)
1004                 return;
1005
1006         /* fake pass to fill in the ctx->seen */
1007         if (unlikely(build_body(&ctx)))
1008                 goto out;
1009
1010         tmp_idx = ctx.idx;
1011         build_prologue(&ctx);
1012         ctx.prologue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
1013
1014 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1015         tmp_idx = ctx.idx;
1016         build_epilogue(&ctx);
1017         ctx.epilogue_bytes = (ctx.idx - tmp_idx) * 4;
1018
1019         ctx.idx += ctx.imm_count;
1020         if (ctx.imm_count) {
1021                 ctx.imms = kzalloc(4 * ctx.imm_count, GFP_KERNEL);
1022                 if (ctx.imms == NULL)
1023                         goto out;
1024         }
1025 #else
1026         /* there's nothing after the epilogue on ARMv7 */
1027         build_epilogue(&ctx);
1028 #endif
1029         alloc_size = 4 * ctx.idx;
1030         header = bpf_jit_binary_alloc(alloc_size, &target_ptr,
1031                                       4, jit_fill_hole);
1032         if (header == NULL)
1033                 goto out;
1034
1035         ctx.target = (u32 *) target_ptr;
1036         ctx.idx = 0;
1037
1038         build_prologue(&ctx);
1039         if (build_body(&ctx) < 0) {
1040 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1041                 if (ctx.imm_count)
1042                         kfree(ctx.imms);
1043 #endif
1044                 bpf_jit_binary_free(header);
1045                 goto out;
1046         }
1047         build_epilogue(&ctx);
1048
1049         flush_icache_range((u32)header, (u32)(ctx.target + ctx.idx));
1050
1051 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 7
1052         if (ctx.imm_count)
1053                 kfree(ctx.imms);
1054 #endif
1055
1056         if (bpf_jit_enable > 1)
1057                 /* there are 2 passes here */
1058                 bpf_jit_dump(fp->len, alloc_size, 2, ctx.target);
1059
1060         set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
1061         fp->bpf_func = (void *)ctx.target;
1062         fp->jited = 1;
1063 out:
1064         kfree(ctx.offsets);
1065         return;
1066 }
1067
1068 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *fp)
1069 {
1070         unsigned long addr = (unsigned long)fp->bpf_func & PAGE_MASK;
1071         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
1072
1073         if (!fp->jited)
1074                 goto free_filter;
1075
1076         set_memory_rw(addr, header->pages);
1077         bpf_jit_binary_free(header);
1078
1079 free_filter:
1080         bpf_prog_unlock_free(fp);
1081 }