arch/s390/net/bpf_jit_comp.c

   1 /*
   2  * BPF Jit compiler for s390.
   3  *
   4  * Minimum build requirements:
   5  *
   6  *  - HAVE_MARCH_Z196_FEATURES: laal, laalg
   7  *  - HAVE_MARCH_Z10_FEATURES: msfi, cgrj, clgrj
   8  *  - HAVE_MARCH_Z9_109_FEATURES: alfi, llilf, clfi, oilf, nilf
   9  *  - PACK_STACK
  10  *  - 64BIT
  11  *
  12  * Copyright IBM Corp. 2012,2015
  13  *
  14  * Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
  15  *            Michael Holzheu <holzheu@linux.vnet.ibm.com>
  16  */
  17
  18 #define KMSG_COMPONENT "bpf_jit"
  19 #define pr_fmt(fmt) KMSG_COMPONENT ": " fmt
  20
  21 #include <linux/netdevice.h>
  22 #include <linux/filter.h>
  23 #include <linux/init.h>
  24 #include <linux/bpf.h>
  25 #include <asm/cacheflush.h>
  26 #include <asm/dis.h>
  27 #include <asm/facility.h>
  28 #include <asm/nospec-branch.h>
  29 #include "bpf_jit.h"
  30
  31 struct bpf_jit {
  32         u32 seen;               /* Flags to remember seen eBPF instructions */
  33         u32 seen_reg[16];       /* Array to remember which registers are used */
  34         u32 *addrs;             /* Array with relative instruction addresses */
  35         u8 *prg_buf;            /* Start of program */
  36         int size;               /* Size of program and literal pool */
  37         int size_prg;           /* Size of program */
  38         int prg;                /* Current position in program */
  39         int lit_start;          /* Start of literal pool */
  40         int lit;                /* Current position in literal pool */
  41         int base_ip;            /* Base address for literal pool */
  42         int ret0_ip;            /* Address of return 0 */
  43         int exit_ip;            /* Address of exit */
  44         int r1_thunk_ip;        /* Address of expoline thunk for 'br %r1' */
  45         int r14_thunk_ip;       /* Address of expoline thunk for 'br %r14' */
  46         int tail_call_start;    /* Tail call start offset */
  47         int labels[1];          /* Labels for local jumps */
  48 };
  49
  50 #define BPF_SIZE_MAX    0xffff  /* Max size for program (16 bit branches) */
  51
  52 #define SEEN_SKB        1       /* skb access */
  53 #define SEEN_MEM        2       /* use mem[] for temporary storage */
  54 #define SEEN_RET0       4       /* ret0_ip points to a valid return 0 */
  55 #define SEEN_LITERAL    8       /* code uses literals */
  56 #define SEEN_FUNC       16      /* calls C functions */
  57 #define SEEN_TAIL_CALL  32      /* code uses tail calls */
  58 #define SEEN_SKB_CHANGE 64      /* code changes skb data */
  59 #define SEEN_REG_AX     128     /* code uses constant blinding */
  60 #define SEEN_STACK      (SEEN_FUNC | SEEN_MEM | SEEN_SKB)
  61
  62 /*
  63  * s390 registers
  64  */
  65 #define REG_W0          (MAX_BPF_JIT_REG + 0)   /* Work register 1 (even) */
  66 #define REG_W1          (MAX_BPF_JIT_REG + 1)   /* Work register 2 (odd) */
  67 #define REG_SKB_DATA    (MAX_BPF_JIT_REG + 2)   /* SKB data register */
  68 #define REG_L           (MAX_BPF_JIT_REG + 3)   /* Literal pool register */
  69 #define REG_15          (MAX_BPF_JIT_REG + 4)   /* Register 15 */
  70 #define REG_0           REG_W0                  /* Register 0 */
  71 #define REG_1           REG_W1                  /* Register 1 */
  72 #define REG_2           BPF_REG_1               /* Register 2 */
  73 #define REG_14          BPF_REG_0               /* Register 14 */
  74
  75 /*
  76  * Mapping of BPF registers to s390 registers
  77  */
  78 static const int reg2hex[] = {
  79         /* Return code */
  80         [BPF_REG_0]     = 14,
  81         /* Function parameters */
  82         [BPF_REG_1]     = 2,
  83         [BPF_REG_2]     = 3,
  84         [BPF_REG_3]     = 4,
  85         [BPF_REG_4]     = 5,
  86         [BPF_REG_5]     = 6,
  87         /* Call saved registers */
  88         [BPF_REG_6]     = 7,
  89         [BPF_REG_7]     = 8,
  90         [BPF_REG_8]     = 9,
  91         [BPF_REG_9]     = 10,
  92         /* BPF stack pointer */
  93         [BPF_REG_FP]    = 13,
  94         /* Register for blinding (shared with REG_SKB_DATA) */
  95         [BPF_REG_AX]    = 12,
  96         /* SKB data pointer */
  97         [REG_SKB_DATA]  = 12,
  98         /* Work registers for s390x backend */
  99         [REG_W0]        = 0,
 100         [REG_W1]        = 1,
 101         [REG_L]         = 11,
 102         [REG_15]        = 15,
 103 };
 104
 105 static inline u32 reg(u32 dst_reg, u32 src_reg)
 106 {
 107         return reg2hex[dst_reg] << 4 | reg2hex[src_reg];
 108 }
 109
 110 static inline u32 reg_high(u32 reg)
 111 {
 112         return reg2hex[reg] << 4;
 113 }
 114
 115 static inline void reg_set_seen(struct bpf_jit *jit, u32 b1)
 116 {
 117         u32 r1 = reg2hex[b1];
 118
 119         if (r1 >= 6 && r1 <= 15 && !jit->seen_reg[r1])
 120                 jit->seen_reg[r1] = 1;
 121 }
 122
 123 #define REG_SET_SEEN(b1)                                        \
 124 ({                                                              \
 125         reg_set_seen(jit, b1);                                  \
 126 })
 127
 128 #define REG_SEEN(b1) jit->seen_reg[reg2hex[(b1)]]
 129
 130 /*
 131  * EMIT macros for code generation
 132  */
 133
 134 #define _EMIT2(op)                                              \
 135 ({                                                              \
 136         if (jit->prg_buf)                                       \
 137                 *(u16 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op;        \
 138         jit->prg += 2;                                          \
 139 })
 140
 141 #define EMIT2(op, b1, b2)                                       \
 142 ({                                                              \
 143         _EMIT2(op | reg(b1, b2));                               \
 144         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 145         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 146 })
 147
 148 #define _EMIT4(op)                                              \
 149 ({                                                              \
 150         if (jit->prg_buf)                                       \
 151                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op;        \
 152         jit->prg += 4;                                          \
 153 })
 154
 155 #define EMIT4(op, b1, b2)                                       \
 156 ({                                                              \
 157         _EMIT4(op | reg(b1, b2));                               \
 158         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 159         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 160 })
 161
 162 #define EMIT4_RRF(op, b1, b2, b3)                               \
 163 ({                                                              \
 164         _EMIT4(op | reg_high(b3) << 8 | reg(b1, b2));           \
 165         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 166         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 167         REG_SET_SEEN(b3);                                       \
 168 })
 169
 170 #define _EMIT4_DISP(op, disp)                                   \
 171 ({                                                              \
 172         unsigned int __disp = (disp) & 0xfff;                   \
 173         _EMIT4(op | __disp);                                    \
 174 })
 175
 176 #define EMIT4_DISP(op, b1, b2, disp)                            \
 177 ({                                                              \
 178         _EMIT4_DISP(op | reg_high(b1) << 16 |                   \
 179                     reg_high(b2) << 8, disp);                   \
 180         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 181         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 182 })
 183
 184 #define EMIT4_IMM(op, b1, imm)                                  \
 185 ({                                                              \
 186         unsigned int __imm = (imm) & 0xffff;                    \
 187         _EMIT4(op | reg_high(b1) << 16 | __imm);                \
 188         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 189 })
 190
 191 #define EMIT4_PCREL(op, pcrel)                                  \
 192 ({                                                              \
 193         long __pcrel = ((pcrel) >> 1) & 0xffff;                 \
 194         _EMIT4(op | __pcrel);                                   \
 195 })
 196
 197 #define _EMIT6(op1, op2)                                        \
 198 ({                                                              \
 199         if (jit->prg_buf) {                                     \
 200                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op1;       \
 201                 *(u16 *) (jit->prg_buf + jit->prg + 4) = op2;   \
 202         }                                                       \
 203         jit->prg += 6;                                          \
 204 })
 205
 206 #define _EMIT6_DISP(op1, op2, disp)                             \
 207 ({                                                              \
 208         unsigned int __disp = (disp) & 0xfff;                   \
 209         _EMIT6(op1 | __disp, op2);                              \
 210 })
 211
 212 #define _EMIT6_DISP_LH(op1, op2, disp)                          \
 213 ({                                                              \
 214         u32 _disp = (u32) disp;                                 \
 215         unsigned int __disp_h = _disp & 0xff000;                \
 216         unsigned int __disp_l = _disp & 0x00fff;                \
 217         _EMIT6(op1 | __disp_l, op2 | __disp_h >> 4);            \
 218 })
 219
 220 #define EMIT6_DISP_LH(op1, op2, b1, b2, b3, disp)               \
 221 ({                                                              \
 222         _EMIT6_DISP_LH(op1 | reg(b1, b2) << 16 |                \
 223                        reg_high(b3) << 8, op2, disp);           \
 224         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 225         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 226         REG_SET_SEEN(b3);                                       \
 227 })
 228
 229 #define EMIT6_PCREL_LABEL(op1, op2, b1, b2, label, mask)        \
 230 ({                                                              \
 231         int rel = (jit->labels[label] - jit->prg) >> 1;         \
 232         _EMIT6(op1 | reg(b1, b2) << 16 | (rel & 0xffff),        \
 233                op2 | mask << 12);                               \
 234         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 235         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 236 })
 237
 238 #define EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(op1, op2, b1, imm, label, mask)   \
 239 ({                                                              \
 240         int rel = (jit->labels[label] - jit->prg) >> 1;         \
 241         _EMIT6(op1 | (reg_high(b1) | mask) << 16 |              \
 242                 (rel & 0xffff), op2 | (imm & 0xff) << 8);       \
 243         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 244         BUILD_BUG_ON(((unsigned long) imm) > 0xff);             \
 245 })
 246
 247 #define EMIT6_PCREL(op1, op2, b1, b2, i, off, mask)             \
 248 ({                                                              \
 249         /* Branch instruction needs 6 bytes */                  \
 250         int rel = (addrs[i + off + 1] - (addrs[i + 1] - 6)) / 2;\
 251         _EMIT6(op1 | reg(b1, b2) << 16 | (rel & 0xffff), op2 | mask);   \
 252         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 253         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 254 })
 255
 256 #define EMIT6_PCREL_RILB(op, b, target)                         \
 257 ({                                                              \
 258         int rel = (target - jit->prg) / 2;                      \
 259         _EMIT6(op | reg_high(b) << 16 | rel >> 16, rel & 0xffff);       \
 260         REG_SET_SEEN(b);                                        \
 261 })
 262
 263 #define EMIT6_PCREL_RIL(op, target)                             \
 264 ({                                                              \
 265         int rel = (target - jit->prg) / 2;                      \
 266         _EMIT6(op | rel >> 16, rel & 0xffff);                   \
 267 })
 268
 269 #define _EMIT6_IMM(op, imm)                                     \
 270 ({                                                              \
 271         unsigned int __imm = (imm);                             \
 272         _EMIT6(op | (__imm >> 16), __imm & 0xffff);             \
 273 })
 274
 275 #define EMIT6_IMM(op, b1, imm)                                  \
 276 ({                                                              \
 277         _EMIT6_IMM(op | reg_high(b1) << 16, imm);               \
 278         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 279 })
 280
 281 #define EMIT_CONST_U32(val)                                     \
 282 ({                                                              \
 283         unsigned int ret;                                       \
 284         ret = jit->lit - jit->base_ip;                          \
 285         jit->seen |= SEEN_LITERAL;                              \
 286         if (jit->prg_buf)                                       \
 287                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->lit) = (u32) val; \
 288         jit->lit += 4;                                          \
 289         ret;                                                    \
 290 })
 291
 292 #define EMIT_CONST_U64(val)                                     \
 293 ({                                                              \
 294         unsigned int ret;                                       \
 295         ret = jit->lit - jit->base_ip;                          \
 296         jit->seen |= SEEN_LITERAL;                              \
 297         if (jit->prg_buf)                                       \
 298                 *(u64 *) (jit->prg_buf + jit->lit) = (u64) val; \
 299         jit->lit += 8;                                          \
 300         ret;                                                    \
 301 })
 302
 303 #define EMIT_ZERO(b1)                                           \
 304 ({                                                              \
 305         /* llgfr %dst,%dst (zero extend to 64 bit) */           \
 306         EMIT4(0xb9160000, b1, b1);                              \
 307         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 308 })
 309
 310 /*
 311  * Fill whole space with illegal instructions
 312  */
 313 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 314 {
 315         memset(area, 0, size);
 316 }
 317
 318 /*
 319  * Save registers from "rs" (register start) to "re" (register end) on stack
 320  */
 321 static void save_regs(struct bpf_jit *jit, u32 rs, u32 re)
 322 {
 323         u32 off = STK_OFF_R6 + (rs - 6) * 8;
 324
 325         if (rs == re)
 326                 /* stg %rs,off(%r15) */
 327                 _EMIT6(0xe300f000 | rs << 20 | off, 0x0024);
 328         else
 329                 /* stmg %rs,%re,off(%r15) */
 330                 _EMIT6_DISP(0xeb00f000 | rs << 20 | re << 16, 0x0024, off);
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Restore registers from "rs" (register start) to "re" (register end) on stack
 335  */
 336 static void restore_regs(struct bpf_jit *jit, u32 rs, u32 re)
 337 {
 338         u32 off = STK_OFF_R6 + (rs - 6) * 8;
 339
 340         if (jit->seen & SEEN_STACK)
 341                 off += STK_OFF;
 342
 343         if (rs == re)
 344                 /* lg %rs,off(%r15) */
 345                 _EMIT6(0xe300f000 | rs << 20 | off, 0x0004);
 346         else
 347                 /* lmg %rs,%re,off(%r15) */
 348                 _EMIT6_DISP(0xeb00f000 | rs << 20 | re << 16, 0x0004, off);
 349 }
 350
 351 /*
 352  * Return first seen register (from start)
 353  */
 354 static int get_start(struct bpf_jit *jit, int start)
 355 {
 356         int i;
 357
 358         for (i = start; i <= 15; i++) {
 359                 if (jit->seen_reg[i])
 360                         return i;
 361         }
 362         return 0;
 363 }
 364
 365 /*
 366  * Return last seen register (from start) (gap >= 2)
 367  */
 368 static int get_end(struct bpf_jit *jit, int start)
 369 {
 370         int i;
 371
 372         for (i = start; i < 15; i++) {
 373                 if (!jit->seen_reg[i] && !jit->seen_reg[i + 1])
 374                         return i - 1;
 375         }
 376         return jit->seen_reg[15] ? 15 : 14;
 377 }
 378
 379 #define REGS_SAVE       1
 380 #define REGS_RESTORE    0
 381 /*
 382  * Save and restore clobbered registers (6-15) on stack.
 383  * We save/restore registers in chunks with gap >= 2 registers.
 384  */
 385 static void save_restore_regs(struct bpf_jit *jit, int op)
 386 {
 387
 388         int re = 6, rs;
 389
 390         do {
 391                 rs = get_start(jit, re);
 392                 if (!rs)
 393                         break;
 394                 re = get_end(jit, rs + 1);
 395                 if (op == REGS_SAVE)
 396                         save_regs(jit, rs, re);
 397                 else
 398                         restore_regs(jit, rs, re);
 399                 re++;
 400         } while (re <= 15);
 401 }
 402
 403 /*
 404  * For SKB access %b1 contains the SKB pointer. For "bpf_jit.S"
 405  * we store the SKB header length on the stack and the SKB data
 406  * pointer in REG_SKB_DATA if BPF_REG_AX is not used.
 407  */
 408 static void emit_load_skb_data_hlen(struct bpf_jit *jit)
 409 {
 410         /* Header length: llgf %w1,<len>(%b1) */
 411         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, REG_W1, REG_0, BPF_REG_1,
 412                       offsetof(struct sk_buff, len));
 413         /* s %w1,<data_len>(%b1) */
 414         EMIT4_DISP(0x5b000000, REG_W1, BPF_REG_1,
 415                    offsetof(struct sk_buff, data_len));
 416         /* stg %w1,ST_OFF_HLEN(%r0,%r15) */
 417         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W1, REG_0, REG_15, STK_OFF_HLEN);
 418         if (!(jit->seen & SEEN_REG_AX))
 419                 /* lg %skb_data,data_off(%b1) */
 420                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_SKB_DATA, REG_0,
 421                               BPF_REG_1, offsetof(struct sk_buff, data));
 422 }
 423
 424 /*
 425  * Emit function prologue
 426  *
 427  * Save registers and create stack frame if necessary.
 428  * See stack frame layout desription in "bpf_jit.h"!
 429  */
 430 static void bpf_jit_prologue(struct bpf_jit *jit)
 431 {
 432         if (jit->seen & SEEN_TAIL_CALL) {
 433                 /* xc STK_OFF_TCCNT(4,%r15),STK_OFF_TCCNT(%r15) */
 434                 _EMIT6(0xd703f000 | STK_OFF_TCCNT, 0xf000 | STK_OFF_TCCNT);
 435         } else {
 436                 /* j tail_call_start: NOP if no tail calls are used */
 437                 EMIT4_PCREL(0xa7f40000, 6);
 438                 _EMIT2(0);
 439         }
 440         /* Tail calls have to skip above initialization */
 441         jit->tail_call_start = jit->prg;
 442         /* Save registers */
 443         save_restore_regs(jit, REGS_SAVE);
 444         /* Setup literal pool */
 445         if (jit->seen & SEEN_LITERAL) {
 446                 /* basr %r13,0 */
 447                 EMIT2(0x0d00, REG_L, REG_0);
 448                 jit->base_ip = jit->prg;
 449         }
 450         /* Setup stack and backchain */
 451         if (jit->seen & SEEN_STACK) {
 452                 if (jit->seen & SEEN_FUNC)
 453                         /* lgr %w1,%r15 (backchain) */
 454                         EMIT4(0xb9040000, REG_W1, REG_15);
 455                 /* la %bfp,STK_160_UNUSED(%r15) (BPF frame pointer) */
 456                 EMIT4_DISP(0x41000000, BPF_REG_FP, REG_15, STK_160_UNUSED);
 457                 /* aghi %r15,-STK_OFF */
 458                 EMIT4_IMM(0xa70b0000, REG_15, -STK_OFF);
 459                 if (jit->seen & SEEN_FUNC)
 460                         /* stg %w1,152(%r15) (backchain) */
 461                         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W1, REG_0,
 462                                       REG_15, 152);
 463         }
 464         if (jit->seen & SEEN_SKB)
 465                 emit_load_skb_data_hlen(jit);
 466         if (jit->seen & SEEN_SKB_CHANGE)
 467                 /* stg %b1,ST_OFF_SKBP(%r0,%r15) */
 468                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, BPF_REG_1, REG_0, REG_15,
 469                               STK_OFF_SKBP);
 470 }
 471
 472 /*
 473  * Function epilogue
 474  */
 475 static void bpf_jit_epilogue(struct bpf_jit *jit)
 476 {
 477         /* Return 0 */
 478         if (jit->seen & SEEN_RET0) {
 479                 jit->ret0_ip = jit->prg;
 480                 /* lghi %b0,0 */
 481                 EMIT4_IMM(0xa7090000, BPF_REG_0, 0);
 482         }
 483         jit->exit_ip = jit->prg;
 484         /* Load exit code: lgr %r2,%b0 */
 485         EMIT4(0xb9040000, REG_2, BPF_REG_0);
 486         /* Restore registers */
 487         save_restore_regs(jit, REGS_RESTORE);
 488         if (IS_ENABLED(CC_USING_EXPOLINE) && !nospec_disable) {
 489                 jit->r14_thunk_ip = jit->prg;
 490                 /* Generate __s390_indirect_jump_r14 thunk */
 491                 if (test_facility(35)) {
 492                         /* exrl %r0,.+10 */
 493                         EMIT6_PCREL_RIL(0xc6000000, jit->prg + 10);
 494                 } else {
 495                         /* larl %r1,.+14 */
 496                         EMIT6_PCREL_RILB(0xc0000000, REG_1, jit->prg + 14);
 497                         /* ex 0,0(%r1) */
 498                         EMIT4_DISP(0x44000000, REG_0, REG_1, 0);
 499                 }
 500                 /* j . */
 501                 EMIT4_PCREL(0xa7f40000, 0);
 502         }
 503         /* br %r14 */
 504         _EMIT2(0x07fe);
 505
 506         if (IS_ENABLED(CC_USING_EXPOLINE) && !nospec_disable &&
 507             (jit->seen & SEEN_FUNC)) {
 508                 jit->r1_thunk_ip = jit->prg;
 509                 /* Generate __s390_indirect_jump_r1 thunk */
 510                 if (test_facility(35)) {
 511                         /* exrl %r0,.+10 */
 512                         EMIT6_PCREL_RIL(0xc6000000, jit->prg + 10);
 513                         /* j . */
 514                         EMIT4_PCREL(0xa7f40000, 0);
 515                         /* br %r1 */
 516                         _EMIT2(0x07f1);
 517                 } else {
 518                         /* ex 0,S390_lowcore.br_r1_tampoline */
 519                         EMIT4_DISP(0x44000000, REG_0, REG_0,
 520                                    offsetof(struct lowcore, br_r1_trampoline));
 521                         /* j . */
 522                         EMIT4_PCREL(0xa7f40000, 0);
 523                 }
 524         }
 525 }
 526
 527 /*
 528  * Compile one eBPF instruction into s390x code
 529  *
 530  * NOTE: Use noinline because for gcov (-fprofile-arcs) gcc allocates a lot of
 531  * stack space for the large switch statement.
 532  */
 533 static noinline int bpf_jit_insn(struct bpf_jit *jit, struct bpf_prog *fp, int i)
 534 {
 535         struct bpf_insn *insn = &fp->insnsi[i];
 536         int jmp_off, last, insn_count = 1;
 537         unsigned int func_addr, mask;
 538         u32 dst_reg = insn->dst_reg;
 539         u32 src_reg = insn->src_reg;
 540         u32 *addrs = jit->addrs;
 541         s32 imm = insn->imm;
 542         s16 off = insn->off;
 543
 544         if (dst_reg == BPF_REG_AX || src_reg == BPF_REG_AX)
 545                 jit->seen |= SEEN_REG_AX;
 546         switch (insn->code) {
 547         /*
 548          * BPF_MOV
 549          */
 550         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X: /* dst = (u32) src */
 551                 /* llgfr %dst,%src */
 552                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, src_reg);
 553                 break;
 554         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X: /* dst = src */
 555                 /* lgr %dst,%src */
 556                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, src_reg);
 557                 break;
 558         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K: /* dst = (u32) imm */
 559                 /* llilf %dst,imm */
 560                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, dst_reg, imm);
 561                 break;
 562         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K: /* dst = imm */
 563                 /* lgfi %dst,imm */
 564                 EMIT6_IMM(0xc0010000, dst_reg, imm);
 565                 break;
 566         /*
 567          * BPF_LD 64
 568          */
 569         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW: /* dst = (u64) imm */
 570         {
 571                 /* 16 byte instruction that uses two 'struct bpf_insn' */
 572                 u64 imm64;
 573
 574                 imm64 = (u64)(u32) insn[0].imm | ((u64)(u32) insn[1].imm) << 32;
 575                 /* lg %dst,<d(imm)>(%l) */
 576                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, dst_reg, REG_0, REG_L,
 577                               EMIT_CONST_U64(imm64));
 578                 insn_count = 2;
 579                 break;
 580         }
 581         /*
 582          * BPF_ADD
 583          */
 584         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X: /* dst = (u32) dst + (u32) src */
 585                 /* ar %dst,%src */
 586                 EMIT2(0x1a00, dst_reg, src_reg);
 587                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 588                 break;
 589         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X: /* dst = dst + src */
 590                 /* agr %dst,%src */
 591                 EMIT4(0xb9080000, dst_reg, src_reg);
 592                 break;
 593         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K: /* dst = (u32) dst + (u32) imm */
 594                 if (imm != 0) {
 595                         /* alfi %dst,imm */
 596                         EMIT6_IMM(0xc20b0000, dst_reg, imm);
 597                 }
 598                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 599                 break;
 600         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K: /* dst = dst + imm */
 601                 if (!imm)
 602                         break;
 603                 /* agfi %dst,imm */
 604                 EMIT6_IMM(0xc2080000, dst_reg, imm);
 605                 break;
 606         /*
 607          * BPF_SUB
 608          */
 609         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X: /* dst = (u32) dst - (u32) src */
 610                 /* sr %dst,%src */
 611                 EMIT2(0x1b00, dst_reg, src_reg);
 612                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 613                 break;
 614         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X: /* dst = dst - src */
 615                 /* sgr %dst,%src */
 616                 EMIT4(0xb9090000, dst_reg, src_reg);
 617                 break;
 618         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K: /* dst = (u32) dst - (u32) imm */
 619                 if (imm != 0) {
 620                         /* alfi %dst,-imm */
 621                         EMIT6_IMM(0xc20b0000, dst_reg, -imm);
 622                 }
 623                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 624                 break;
 625         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K: /* dst = dst - imm */
 626                 if (!imm)
 627                         break;
 628                 if (imm == -0x80000000) {
 629                         /* algfi %dst,0x80000000 */
 630                         EMIT6_IMM(0xc20a0000, dst_reg, 0x80000000);
 631                 } else {
 632                         /* agfi %dst,-imm */
 633                         EMIT6_IMM(0xc2080000, dst_reg, -imm);
 634                 }
 635                 break;
 636         /*
 637          * BPF_MUL
 638          */
 639         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X: /* dst = (u32) dst * (u32) src */
 640                 /* msr %dst,%src */
 641                 EMIT4(0xb2520000, dst_reg, src_reg);
 642                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 643                 break;
 644         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X: /* dst = dst * src */
 645                 /* msgr %dst,%src */
 646                 EMIT4(0xb90c0000, dst_reg, src_reg);
 647                 break;
 648         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K: /* dst = (u32) dst * (u32) imm */
 649                 if (imm != 1) {
 650                         /* msfi %r5,imm */
 651                         EMIT6_IMM(0xc2010000, dst_reg, imm);
 652                 }
 653                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 654                 break;
 655         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K: /* dst = dst * imm */
 656                 if (imm == 1)
 657                         break;
 658                 /* msgfi %dst,imm */
 659                 EMIT6_IMM(0xc2000000, dst_reg, imm);
 660                 break;
 661         /*
 662          * BPF_DIV / BPF_MOD
 663          */
 664         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X: /* dst = (u32) dst / (u32) src */
 665         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X: /* dst = (u32) dst % (u32) src */
 666         {
 667                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 668
 669                 jit->seen |= SEEN_RET0;
 670                 /* ltr %src,%src (if src == 0 goto fail) */
 671                 EMIT2(0x1200, src_reg, src_reg);
 672                 /* jz <ret0> */
 673                 EMIT4_PCREL(0xa7840000, jit->ret0_ip - jit->prg);
 674                 /* lhi %w0,0 */
 675                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 0);
 676                 /* lr %w1,%dst */
 677                 EMIT2(0x1800, REG_W1, dst_reg);
 678                 /* dlr %w0,%src */
 679                 EMIT4(0xb9970000, REG_W0, src_reg);
 680                 /* llgfr %dst,%rc */
 681                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, rc_reg);
 682                 break;
 683         }
 684         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X: /* dst = dst / src */
 685         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X: /* dst = dst % src */
 686         {
 687                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 688
 689                 jit->seen |= SEEN_RET0;
 690                 /* ltgr %src,%src (if src == 0 goto fail) */
 691                 EMIT4(0xb9020000, src_reg, src_reg);
 692                 /* jz <ret0> */
 693                 EMIT4_PCREL(0xa7840000, jit->ret0_ip - jit->prg);
 694                 /* lghi %w0,0 */
 695                 EMIT4_IMM(0xa7090000, REG_W0, 0);
 696                 /* lgr %w1,%dst */
 697                 EMIT4(0xb9040000, REG_W1, dst_reg);
 698                 /* dlgr %w0,%dst */
 699                 EMIT4(0xb9870000, REG_W0, src_reg);
 700                 /* lgr %dst,%rc */
 701                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, rc_reg);
 702                 break;
 703         }
 704         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K: /* dst = (u32) dst / (u32) imm */
 705         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K: /* dst = (u32) dst % (u32) imm */
 706         {
 707                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 708
 709                 if (imm == 1) {
 710                         if (BPF_OP(insn->code) == BPF_MOD)
 711                                 /* lhgi %dst,0 */
 712                                 EMIT4_IMM(0xa7090000, dst_reg, 0);
 713                         else
 714                                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 715                         break;
 716                 }
 717                 /* lhi %w0,0 */
 718                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 0);
 719                 /* lr %w1,%dst */
 720                 EMIT2(0x1800, REG_W1, dst_reg);
 721                 /* dl %w0,<d(imm)>(%l) */
 722                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0097, REG_W0, REG_0, REG_L,
 723                               EMIT_CONST_U32(imm));
 724                 /* llgfr %dst,%rc */
 725                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, rc_reg);
 726                 break;
 727         }
 728         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K: /* dst = dst / imm */
 729         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K: /* dst = dst % imm */
 730         {
 731                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 732
 733                 if (imm == 1) {
 734                         if (BPF_OP(insn->code) == BPF_MOD)
 735                                 /* lhgi %dst,0 */
 736                                 EMIT4_IMM(0xa7090000, dst_reg, 0);
 737                         break;
 738                 }
 739                 /* lghi %w0,0 */
 740                 EMIT4_IMM(0xa7090000, REG_W0, 0);
 741                 /* lgr %w1,%dst */
 742                 EMIT4(0xb9040000, REG_W1, dst_reg);
 743                 /* dlg %w0,<d(imm)>(%l) */
 744                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0087, REG_W0, REG_0, REG_L,
 745                               EMIT_CONST_U64(imm));
 746                 /* lgr %dst,%rc */
 747                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, rc_reg);
 748                 break;
 749         }
 750         /*
 751          * BPF_AND
 752          */
 753         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X: /* dst = (u32) dst & (u32) src */
 754                 /* nr %dst,%src */
 755                 EMIT2(0x1400, dst_reg, src_reg);
 756                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 757                 break;
 758         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X: /* dst = dst & src */
 759                 /* ngr %dst,%src */
 760                 EMIT4(0xb9800000, dst_reg, src_reg);
 761                 break;
 762         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K: /* dst = (u32) dst & (u32) imm */
 763                 /* nilf %dst,imm */
 764                 EMIT6_IMM(0xc00b0000, dst_reg, imm);
 765                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 766                 break;
 767         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K: /* dst = dst & imm */
 768                 /* ng %dst,<d(imm)>(%l) */
 769                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0080, dst_reg, REG_0, REG_L,
 770                               EMIT_CONST_U64(imm));
 771                 break;
 772         /*
 773          * BPF_OR
 774          */
 775         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X: /* dst = (u32) dst | (u32) src */
 776                 /* or %dst,%src */
 777                 EMIT2(0x1600, dst_reg, src_reg);
 778                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 779                 break;
 780         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X: /* dst = dst | src */
 781                 /* ogr %dst,%src */
 782                 EMIT4(0xb9810000, dst_reg, src_reg);
 783                 break;
 784         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K: /* dst = (u32) dst | (u32) imm */
 785                 /* oilf %dst,imm */
 786                 EMIT6_IMM(0xc00d0000, dst_reg, imm);
 787                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 788                 break;
 789         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K: /* dst = dst | imm */
 790                 /* og %dst,<d(imm)>(%l) */
 791                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0081, dst_reg, REG_0, REG_L,
 792                               EMIT_CONST_U64(imm));
 793                 break;
 794         /*
 795          * BPF_XOR
 796          */
 797         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X: /* dst = (u32) dst ^ (u32) src */
 798                 /* xr %dst,%src */
 799                 EMIT2(0x1700, dst_reg, src_reg);
 800                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 801                 break;
 802         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X: /* dst = dst ^ src */
 803                 /* xgr %dst,%src */
 804                 EMIT4(0xb9820000, dst_reg, src_reg);
 805                 break;
 806         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K: /* dst = (u32) dst ^ (u32) imm */
 807                 if (imm != 0) {
 808                         /* xilf %dst,imm */
 809                         EMIT6_IMM(0xc0070000, dst_reg, imm);
 810                 }
 811                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 812                 break;
 813         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K: /* dst = dst ^ imm */
 814                 /* xg %dst,<d(imm)>(%l) */
 815                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0082, dst_reg, REG_0, REG_L,
 816                               EMIT_CONST_U64(imm));
 817                 break;
 818         /*
 819          * BPF_LSH
 820          */
 821         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X: /* dst = (u32) dst << (u32) src */
 822                 /* sll %dst,0(%src) */
 823                 EMIT4_DISP(0x89000000, dst_reg, src_reg, 0);
 824                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 825                 break;
 826         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X: /* dst = dst << src */
 827                 /* sllg %dst,%dst,0(%src) */
 828                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 829                 break;
 830         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K: /* dst = (u32) dst << (u32) imm */
 831                 if (imm != 0) {
 832                         /* sll %dst,imm(%r0) */
 833                         EMIT4_DISP(0x89000000, dst_reg, REG_0, imm);
 834                 }
 835                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 836                 break;
 837         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K: /* dst = dst << imm */
 838                 if (imm == 0)
 839                         break;
 840                 /* sllg %dst,%dst,imm(%r0) */
 841                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 842                 break;
 843         /*
 844          * BPF_RSH
 845          */
 846         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X: /* dst = (u32) dst >> (u32) src */
 847                 /* srl %dst,0(%src) */
 848                 EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, src_reg, 0);
 849                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 850                 break;
 851         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X: /* dst = dst >> src */
 852                 /* srlg %dst,%dst,0(%src) */
 853                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000c, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 854                 break;
 855         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K: /* dst = (u32) dst >> (u32) imm */
 856                 if (imm != 0) {
 857                         /* srl %dst,imm(%r0) */
 858                         EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, REG_0, imm);
 859                 }
 860                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 861                 break;
 862         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K: /* dst = dst >> imm */
 863                 if (imm == 0)
 864                         break;
 865                 /* srlg %dst,%dst,imm(%r0) */
 866                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000c, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 867                 break;
 868         /*
 869          * BPF_ARSH
 870          */
 871         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X: /* ((s64) dst) >>= src */
 872                 /* srag %dst,%dst,0(%src) */
 873                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000a, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 874                 break;
 875         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K: /* ((s64) dst) >>= imm */
 876                 if (imm == 0)
 877                         break;
 878                 /* srag %dst,%dst,imm(%r0) */
 879                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000a, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 880                 break;
 881         /*
 882          * BPF_NEG
 883          */
 884         case BPF_ALU | BPF_NEG: /* dst = (u32) -dst */
 885                 /* lcr %dst,%dst */
 886                 EMIT2(0x1300, dst_reg, dst_reg);
 887                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 888                 break;
 889         case BPF_ALU64 | BPF_NEG: /* dst = -dst */
 890                 /* lcgr %dst,%dst */
 891                 EMIT4(0xb9030000, dst_reg, dst_reg);
 892                 break;
 893         /*
 894          * BPF_FROM_BE/LE
 895          */
 896         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 897                 /* s390 is big endian, therefore only clear high order bytes */
 898                 switch (imm) {
 899                 case 16: /* dst = (u16) cpu_to_be16(dst) */
 900                         /* llghr %dst,%dst */
 901                         EMIT4(0xb9850000, dst_reg, dst_reg);
 902                         break;
 903                 case 32: /* dst = (u32) cpu_to_be32(dst) */
 904                         /* llgfr %dst,%dst */
 905                         EMIT4(0xb9160000, dst_reg, dst_reg);
 906                         break;
 907                 case 64: /* dst = (u64) cpu_to_be64(dst) */
 908                         break;
 909                 }
 910                 break;
 911         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 912                 switch (imm) {
 913                 case 16: /* dst = (u16) cpu_to_le16(dst) */
 914                         /* lrvr %dst,%dst */
 915                         EMIT4(0xb91f0000, dst_reg, dst_reg);
 916                         /* srl %dst,16(%r0) */
 917                         EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, REG_0, 16);
 918                         /* llghr %dst,%dst */
 919                         EMIT4(0xb9850000, dst_reg, dst_reg);
 920                         break;
 921                 case 32: /* dst = (u32) cpu_to_le32(dst) */
 922                         /* lrvr %dst,%dst */
 923                         EMIT4(0xb91f0000, dst_reg, dst_reg);
 924                         /* llgfr %dst,%dst */
 925                         EMIT4(0xb9160000, dst_reg, dst_reg);
 926                         break;
 927                 case 64: /* dst = (u64) cpu_to_le64(dst) */
 928                         /* lrvgr %dst,%dst */
 929                         EMIT4(0xb90f0000, dst_reg, dst_reg);
 930                         break;
 931                 }
 932                 break;
 933         /*
 934          * BPF_ST(X)
 935          */
 936         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B: /* *(u8 *)(dst + off) = src_reg */
 937                 /* stcy %src,off(%dst) */
 938                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0072, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 939                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 940                 break;
 941         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H: /* (u16 *)(dst + off) = src */
 942                 /* sthy %src,off(%dst) */
 943                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0070, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 944                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 945                 break;
 946         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) = src */
 947                 /* sty %src,off(%dst) */
 948                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0050, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 949                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 950                 break;
 951         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW: /* (u64 *)(dst + off) = src */
 952                 /* stg %src,off(%dst) */
 953                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 954                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 955                 break;
 956         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B: /* *(u8 *)(dst + off) = imm */
 957                 /* lhi %w0,imm */
 958                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, (u8) imm);
 959                 /* stcy %w0,off(dst) */
 960                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0072, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 961                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 962                 break;
 963         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H: /* (u16 *)(dst + off) = imm */
 964                 /* lhi %w0,imm */
 965                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, (u16) imm);
 966                 /* sthy %w0,off(dst) */
 967                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0070, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 968                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 969                 break;
 970         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) = imm */
 971                 /* llilf %w0,imm  */
 972                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, REG_W0, (u32) imm);
 973                 /* sty %w0,off(%dst) */
 974                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0050, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 975                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 976                 break;
 977         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW: /* *(u64 *)(dst + off) = imm */
 978                 /* lgfi %w0,imm */
 979                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W0, imm);
 980                 /* stg %w0,off(%dst) */
 981                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 982                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 983                 break;
 984         /*
 985          * BPF_STX XADD (atomic_add)
 986          */
 987         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) += src */
 988                 /* laal %w0,%src,off(%dst) */
 989                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00fa, REG_W0, src_reg,
 990                               dst_reg, off);
 991                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 992                 break;
 993         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW: /* *(u64 *)(dst + off) += src */
 994                 /* laalg %w0,%src,off(%dst) */
 995                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00ea, REG_W0, src_reg,
 996                               dst_reg, off);
 997                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 998                 break;
 999         /*
1000          * BPF_LDX
1001          */
1002         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B: /* dst = *(u8 *)(ul) (src + off) */
1003                 /* llgc %dst,0(off,%src) */
1004                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0090, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
1005                 jit->seen |= SEEN_MEM;
1006                 break;
1007         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H: /* dst = *(u16 *)(ul) (src + off) */
1008                 /* llgh %dst,0(off,%src) */
1009                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0091, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
1010                 jit->seen |= SEEN_MEM;
1011                 break;
1012         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W: /* dst = *(u32 *)(ul) (src + off) */
1013                 /* llgf %dst,off(%src) */
1014                 jit->seen |= SEEN_MEM;
1015                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
1016                 break;
1017         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW: /* dst = *(u64 *)(ul) (src + off) */
1018                 /* lg %dst,0(off,%src) */
1019                 jit->seen |= SEEN_MEM;
1020                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
1021                 break;
1022         /*
1023          * BPF_JMP / CALL
1024          */
1025         case BPF_JMP | BPF_CALL:
1026         {
1027                 /*
1028                  * b0 = (__bpf_call_base + imm)(b1, b2, b3, b4, b5)
1029                  */
1030                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
1031
1032                 REG_SET_SEEN(BPF_REG_5);
1033                 jit->seen |= SEEN_FUNC;
1034                 /* lg %w1,<d(imm)>(%l) */
1035                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_W1, REG_0, REG_L,
1036                               EMIT_CONST_U64(func));
1037                 if (IS_ENABLED(CC_USING_EXPOLINE) && !nospec_disable) {
1038                         /* brasl %r14,__s390_indirect_jump_r1 */
1039                         EMIT6_PCREL_RILB(0xc0050000, REG_14, jit->r1_thunk_ip);
1040                 } else {
1041                         /* basr %r14,%w1 */
1042                         EMIT2(0x0d00, REG_14, REG_W1);
1043                 }
1044                 /* lgr %b0,%r2: load return value into %b0 */
1045                 EMIT4(0xb9040000, BPF_REG_0, REG_2);
1046                 if (bpf_helper_changes_skb_data((void *)func)) {
1047                         jit->seen |= SEEN_SKB_CHANGE;
1048                         /* lg %b1,ST_OFF_SKBP(%r15) */
1049                         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, BPF_REG_1, REG_0,
1050                                       REG_15, STK_OFF_SKBP);
1051                         emit_load_skb_data_hlen(jit);
1052                 }
1053                 break;
1054         }
1055         case BPF_JMP | BPF_CALL | BPF_X:
1056                 /*
1057                  * Implicit input:
1058                  *  B1: pointer to ctx
1059                  *  B2: pointer to bpf_array
1060                  *  B3: index in bpf_array
1061                  */
1062                 jit->seen |= SEEN_TAIL_CALL;
1063
1064                 /*
1065                  * if (index >= array->map.max_entries)
1066                  *         goto out;
1067                  */
1068
1069                 /* llgf %w1,map.max_entries(%b2) */
1070                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, REG_W1, REG_0, BPF_REG_2,
1071                               offsetof(struct bpf_array, map.max_entries));
1072                 /* clrj %b3,%w1,0xa,label0: if (u32)%b3 >= (u32)%w1 goto out */
1073                 EMIT6_PCREL_LABEL(0xec000000, 0x0077, BPF_REG_3,
1074                                   REG_W1, 0, 0xa);
1075
1076                 /*
1077                  * if (tail_call_cnt++ > MAX_TAIL_CALL_CNT)
1078                  *         goto out;
1079                  */
1080
1081                 if (jit->seen & SEEN_STACK)
1082                         off = STK_OFF_TCCNT + STK_OFF;
1083                 else
1084                         off = STK_OFF_TCCNT;
1085                 /* lhi %w0,1 */
1086                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 1);
1087                 /* laal %w1,%w0,off(%r15) */
1088                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00fa, REG_W1, REG_W0, REG_15, off);
1089                 /* clij %w1,MAX_TAIL_CALL_CNT,0x2,label0 */
1090                 EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(0xec000000, 0x007f, REG_W1,
1091                                       MAX_TAIL_CALL_CNT, 0, 0x2);
1092
1093                 /*
1094                  * prog = array->ptrs[index];
1095                  * if (prog == NULL)
1096                  *         goto out;
1097                  */
1098
1099                 /* llgfr %r1,%b3: %r1 = (u32) index */
1100                 EMIT4(0xb9160000, REG_1, BPF_REG_3);
1101                 /* sllg %r1,%r1,3: %r1 *= 8 */
1102                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, REG_1, REG_1, REG_0, 3);
1103                 /* lg %r1,prog(%b2,%r1) */
1104                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_1, BPF_REG_2,
1105                               REG_1, offsetof(struct bpf_array, ptrs));
1106                 /* clgij %r1,0,0x8,label0 */
1107                 EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(0xec000000, 0x007d, REG_1, 0, 0, 0x8);
1108
1109                 /*
1110                  * Restore registers before calling function
1111                  */
1112                 save_restore_regs(jit, REGS_RESTORE);
1113
1114                 /*
1115                  * goto *(prog->bpf_func + tail_call_start);
1116                  */
1117
1118                 /* lg %r1,bpf_func(%r1) */
1119                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_1, REG_1, REG_0,
1120                               offsetof(struct bpf_prog, bpf_func));
1121                 /* bc 0xf,tail_call_start(%r1) */
1122                 _EMIT4(0x47f01000 + jit->tail_call_start);
1123                 /* out: */
1124                 jit->labels[0] = jit->prg;
1125                 break;
1126         case BPF_JMP | BPF_EXIT: /* return b0 */
1127                 last = (i == fp->len - 1) ? 1 : 0;
1128                 if (last && !(jit->seen & SEEN_RET0))
1129                         break;
1130                 /* j <exit> */
1131                 EMIT4_PCREL(0xa7f40000, jit->exit_ip - jit->prg);
1132                 break;
1133         /*
1134          * Branch relative (number of skipped instructions) to offset on
1135          * condition.
1136          *
1137          * Condition code to mask mapping:
1138          *
1139          * CC | Description        | Mask
1140          * ------------------------------
1141          * 0  | Operands equal     |    8
1142          * 1  | First operand low  |    4
1143          * 2  | First operand high |    2
1144          * 3  | Unused             |    1
1145          *
1146          * For s390x relative branches: ip = ip + off_bytes
1147          * For BPF relative branches:   insn = insn + off_insns + 1
1148          *
1149          * For example for s390x with offset 0 we jump to the branch
1150          * instruction itself (loop) and for BPF with offset 0 we
1151          * branch to the instruction behind the branch.
1152          */
1153         case BPF_JMP | BPF_JA: /* if (true) */
1154                 mask = 0xf000; /* j */
1155                 goto branch_oc;
1156         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K: /* ((s64) dst > (s64) imm) */
1157                 mask = 0x2000; /* jh */
1158                 goto branch_ks;
1159         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K: /* ((s64) dst >= (s64) imm) */
1160                 mask = 0xa000; /* jhe */
1161                 goto branch_ks;
1162         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K: /* (dst_reg > imm) */
1163                 mask = 0x2000; /* jh */
1164                 goto branch_ku;
1165         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K: /* (dst_reg >= imm) */
1166                 mask = 0xa000; /* jhe */
1167                 goto branch_ku;
1168         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K: /* (dst_reg != imm) */
1169                 mask = 0x7000; /* jne */
1170                 goto branch_ku;
1171         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K: /* (dst_reg == imm) */
1172                 mask = 0x8000; /* je */
1173                 goto branch_ku;
1174         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K: /* (dst_reg & imm) */
1175                 mask = 0x7000; /* jnz */
1176                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1177                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1178                 /* ngr %w1,%dst */
1179                 EMIT4(0xb9800000, REG_W1, dst_reg);
1180                 goto branch_oc;
1181
1182         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X: /* ((s64) dst > (s64) src) */
1183                 mask = 0x2000; /* jh */
1184                 goto branch_xs;
1185         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X: /* ((s64) dst >= (s64) src) */
1186                 mask = 0xa000; /* jhe */
1187                 goto branch_xs;
1188         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X: /* (dst > src) */
1189                 mask = 0x2000; /* jh */
1190                 goto branch_xu;
1191         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X: /* (dst >= src) */
1192                 mask = 0xa000; /* jhe */
1193                 goto branch_xu;
1194         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X: /* (dst != src) */
1195                 mask = 0x7000; /* jne */
1196                 goto branch_xu;
1197         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X: /* (dst == src) */
1198                 mask = 0x8000; /* je */
1199                 goto branch_xu;
1200         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X: /* (dst & src) */
1201                 mask = 0x7000; /* jnz */
1202                 /* ngrk %w1,%dst,%src */
1203                 EMIT4_RRF(0xb9e40000, REG_W1, dst_reg, src_reg);
1204                 goto branch_oc;
1205 branch_ks:
1206                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1207                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1208                 /* cgrj %dst,%w1,mask,off */
1209                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0064, dst_reg, REG_W1, i, off, mask);
1210                 break;
1211 branch_ku:
1212                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1213                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1214                 /* clgrj %dst,%w1,mask,off */
1215                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0065, dst_reg, REG_W1, i, off, mask);
1216                 break;
1217 branch_xs:
1218                 /* cgrj %dst,%src,mask,off */
1219                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0064, dst_reg, src_reg, i, off, mask);
1220                 break;
1221 branch_xu:
1222                 /* clgrj %dst,%src,mask,off */
1223                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0065, dst_reg, src_reg, i, off, mask);
1224                 break;
1225 branch_oc:
1226                 /* brc mask,jmp_off (branch instruction needs 4 bytes) */
1227                 jmp_off = addrs[i + off + 1] - (addrs[i + 1] - 4);
1228                 EMIT4_PCREL(0xa7040000 | mask << 8, jmp_off);
1229                 break;
1230         /*
1231          * BPF_LD
1232          */
1233         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B: /* b0 = *(u8 *) (skb->data+imm) */
1234         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B: /* b0 = *(u8 *) (skb->data+imm+src) */
1235                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1236                         func_addr = __pa(sk_load_byte_pos);
1237                 else
1238                         func_addr = __pa(sk_load_byte);
1239                 goto call_fn;
1240         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H: /* b0 = *(u16 *) (skb->data+imm) */
1241         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H: /* b0 = *(u16 *) (skb->data+imm+src) */
1242                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1243                         func_addr = __pa(sk_load_half_pos);
1244                 else
1245                         func_addr = __pa(sk_load_half);
1246                 goto call_fn;
1247         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W: /* b0 = *(u32 *) (skb->data+imm) */
1248         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W: /* b0 = *(u32 *) (skb->data+imm+src) */
1249                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1250                         func_addr = __pa(sk_load_word_pos);
1251                 else
1252                         func_addr = __pa(sk_load_word);
1253                 goto call_fn;
1254 call_fn:
1255                 jit->seen |= SEEN_SKB | SEEN_RET0 | SEEN_FUNC;
1256                 REG_SET_SEEN(REG_14); /* Return address of possible func call */
1257
1258                 /*
1259                  * Implicit input:
1260                  *  BPF_REG_6    (R7) : skb pointer
1261                  *  REG_SKB_DATA (R12): skb data pointer (if no BPF_REG_AX)
1262                  *
1263                  * Calculated input:
1264                  *  BPF_REG_2    (R3) : offset of byte(s) to fetch in skb
1265                  *  BPF_REG_5    (R6) : return address
1266                  *
1267                  * Output:
1268                  *  BPF_REG_0    (R14): data read from skb
1269                  *
1270                  * Scratch registers (BPF_REG_1-5)
1271                  */
1272
1273                 /* Call function: llilf %w1,func_addr  */
1274                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, REG_W1, func_addr);
1275
1276                 /* Offset: lgfi %b2,imm */
1277                 EMIT6_IMM(0xc0010000, BPF_REG_2, imm);
1278                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)
1279                         /* agfr %b2,%src (%src is s32 here) */
1280                         EMIT4(0xb9180000, BPF_REG_2, src_reg);
1281
1282                 /* Reload REG_SKB_DATA if BPF_REG_AX is used */
1283                 if (jit->seen & SEEN_REG_AX)
1284                         /* lg %skb_data,data_off(%b6) */
1285                         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_SKB_DATA, REG_0,
1286                                       BPF_REG_6, offsetof(struct sk_buff, data));
1287                 /* basr %b5,%w1 (%b5 is call saved) */
1288                 EMIT2(0x0d00, BPF_REG_5, REG_W1);
1289
1290                 /*
1291                  * Note: For fast access we jump directly after the
1292                  * jnz instruction from bpf_jit.S
1293                  */
1294                 /* jnz <ret0> */
1295                 EMIT4_PCREL(0xa7740000, jit->ret0_ip - jit->prg);
1296                 break;
1297         default: /* too complex, give up */
1298                 pr_err("Unknown opcode %02x\n", insn->code);
1299                 return -1;
1300         }
1301         return insn_count;
1302 }
1303
1304 /*
1305  * Compile eBPF program into s390x code
1306  */
1307 static int bpf_jit_prog(struct bpf_jit *jit, struct bpf_prog *fp)
1308 {
1309         int i, insn_count;
1310
1311         jit->lit = jit->lit_start;
1312         jit->prg = 0;
1313
1314         bpf_jit_prologue(jit);
1315         for (i = 0; i < fp->len; i += insn_count) {
1316                 insn_count = bpf_jit_insn(jit, fp, i);
1317                 if (insn_count < 0)
1318                         return -1;
1319                 /* Next instruction address */
1320                 jit->addrs[i + insn_count] = jit->prg;
1321         }
1322         bpf_jit_epilogue(jit);
1323
1324         jit->lit_start = jit->prg;
1325         jit->size = jit->lit;
1326         jit->size_prg = jit->prg;
1327         return 0;
1328 }
1329
1330 /*
1331  * Classic BPF function stub. BPF programs will be converted into
1332  * eBPF and then bpf_int_jit_compile() will be called.
1333  */
1334 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
1335 {
1336 }
1337
1338 /*
1339  * Compile eBPF program "fp"
1340  */
1341 struct bpf_prog *bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
1342 {
1343         struct bpf_prog *tmp, *orig_fp = fp;
1344         struct bpf_binary_header *header;
1345         bool tmp_blinded = false;
1346         struct bpf_jit jit;
1347         int pass;
1348
1349         if (!bpf_jit_enable)
1350                 return orig_fp;
1351
1352         tmp = bpf_jit_blind_constants(fp);
1353         /*
1354          * If blinding was requested and we failed during blinding,
1355          * we must fall back to the interpreter.
1356          */
1357         if (IS_ERR(tmp))
1358                 return orig_fp;
1359         if (tmp != fp) {
1360                 tmp_blinded = true;
1361                 fp = tmp;
1362         }
1363
1364         memset(&jit, 0, sizeof(jit));
1365         jit.addrs = kcalloc(fp->len + 1, sizeof(*jit.addrs), GFP_KERNEL);
1366         if (jit.addrs == NULL) {
1367                 fp = orig_fp;
1368                 goto out;
1369         }
1370         /*
1371          * Three initial passes:
1372          *   - 1/2: Determine clobbered registers
1373          *   - 3:   Calculate program size and addrs arrray
1374          */
1375         for (pass = 1; pass <= 3; pass++) {
1376                 if (bpf_jit_prog(&jit, fp)) {
1377                         fp = orig_fp;
1378                         goto free_addrs;
1379                 }
1380         }
1381         /*
1382          * Final pass: Allocate and generate program
1383          */
1384         if (jit.size >= BPF_SIZE_MAX) {
1385                 fp = orig_fp;
1386                 goto free_addrs;
1387         }
1388         header = bpf_jit_binary_alloc(jit.size, &jit.prg_buf, 2, jit_fill_hole);
1389         if (!header) {
1390                 fp = orig_fp;
1391                 goto free_addrs;
1392         }
1393         if (bpf_jit_prog(&jit, fp)) {
1394                 bpf_jit_binary_free(header);
1395                 fp = orig_fp;
1396                 goto free_addrs;
1397         }
1398         if (bpf_jit_enable > 1) {
1399                 bpf_jit_dump(fp->len, jit.size, pass, jit.prg_buf);
1400                 if (jit.prg_buf)
1401                         print_fn_code(jit.prg_buf, jit.size_prg);
1402         }
1403         if (jit.prg_buf) {
1404                 set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
1405                 fp->bpf_func = (void *) jit.prg_buf;
1406                 fp->jited = 1;
1407         }
1408 free_addrs:
1409         kfree(jit.addrs);
1410 out:
1411         if (tmp_blinded)
1412                 bpf_jit_prog_release_other(fp, fp == orig_fp ?
1413                                            tmp : orig_fp);
1414         return fp;
1415 }
1416
1417 /*
1418  * Free eBPF program
1419  */
1420 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *fp)
1421 {
1422         unsigned long addr = (unsigned long)fp->bpf_func & PAGE_MASK;
1423         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
1424
1425         if (!fp->jited)
1426                 goto free_filter;
1427
1428         set_memory_rw(addr, header->pages);
1429         bpf_jit_binary_free(header);
1430
1431 free_filter:
1432         bpf_prog_unlock_free(fp);
1433 }