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 "bpf_jit.h"
  28
  29 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  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 tail_call_start;    /* Tail call start offset */
  45         int labels[1];          /* Labels for local jumps */
  46 };
  47
  48 #define BPF_SIZE_MAX    0x7ffff /* Max size for program (20 bit signed displ) */
  49
  50 #define SEEN_SKB        1       /* skb access */
  51 #define SEEN_MEM        2       /* use mem[] for temporary storage */
  52 #define SEEN_RET0       4       /* ret0_ip points to a valid return 0 */
  53 #define SEEN_LITERAL    8       /* code uses literals */
  54 #define SEEN_FUNC       16      /* calls C functions */
  55 #define SEEN_TAIL_CALL  32      /* code uses tail calls */
  56 #define SEEN_STACK      (SEEN_FUNC | SEEN_MEM | SEEN_SKB)
  57
  58 /*
  59  * s390 registers
  60  */
  61 #define REG_W0          (__MAX_BPF_REG+0)       /* Work register 1 (even) */
  62 #define REG_W1          (__MAX_BPF_REG+1)       /* Work register 2 (odd) */
  63 #define REG_SKB_DATA    (__MAX_BPF_REG+2)       /* SKB data register */
  64 #define REG_L           (__MAX_BPF_REG+3)       /* Literal pool register */
  65 #define REG_15          (__MAX_BPF_REG+4)       /* Register 15 */
  66 #define REG_0           REG_W0                  /* Register 0 */
  67 #define REG_1           REG_W1                  /* Register 1 */
  68 #define REG_2           BPF_REG_1               /* Register 2 */
  69 #define REG_14          BPF_REG_0               /* Register 14 */
  70
  71 /*
  72  * Mapping of BPF registers to s390 registers
  73  */
  74 static const int reg2hex[] = {
  75         /* Return code */
  76         [BPF_REG_0]     = 14,
  77         /* Function parameters */
  78         [BPF_REG_1]     = 2,
  79         [BPF_REG_2]     = 3,
  80         [BPF_REG_3]     = 4,
  81         [BPF_REG_4]     = 5,
  82         [BPF_REG_5]     = 6,
  83         /* Call saved registers */
  84         [BPF_REG_6]     = 7,
  85         [BPF_REG_7]     = 8,
  86         [BPF_REG_8]     = 9,
  87         [BPF_REG_9]     = 10,
  88         /* BPF stack pointer */
  89         [BPF_REG_FP]    = 13,
  90         /* SKB data pointer */
  91         [REG_SKB_DATA]  = 12,
  92         /* Work registers for s390x backend */
  93         [REG_W0]        = 0,
  94         [REG_W1]        = 1,
  95         [REG_L]         = 11,
  96         [REG_15]        = 15,
  97 };
  98
  99 static inline u32 reg(u32 dst_reg, u32 src_reg)
 100 {
 101         return reg2hex[dst_reg] << 4 | reg2hex[src_reg];
 102 }
 103
 104 static inline u32 reg_high(u32 reg)
 105 {
 106         return reg2hex[reg] << 4;
 107 }
 108
 109 static inline void reg_set_seen(struct bpf_jit *jit, u32 b1)
 110 {
 111         u32 r1 = reg2hex[b1];
 112
 113         if (!jit->seen_reg[r1] && r1 >= 6 && r1 <= 15)
 114                 jit->seen_reg[r1] = 1;
 115 }
 116
 117 #define REG_SET_SEEN(b1)                                        \
 118 ({                                                              \
 119         reg_set_seen(jit, b1);                                  \
 120 })
 121
 122 #define REG_SEEN(b1) jit->seen_reg[reg2hex[(b1)]]
 123
 124 /*
 125  * EMIT macros for code generation
 126  */
 127
 128 #define _EMIT2(op)                                              \
 129 ({                                                              \
 130         if (jit->prg_buf)                                       \
 131                 *(u16 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op;        \
 132         jit->prg += 2;                                          \
 133 })
 134
 135 #define EMIT2(op, b1, b2)                                       \
 136 ({                                                              \
 137         _EMIT2(op | reg(b1, b2));                               \
 138         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 139         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 140 })
 141
 142 #define _EMIT4(op)                                              \
 143 ({                                                              \
 144         if (jit->prg_buf)                                       \
 145                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op;        \
 146         jit->prg += 4;                                          \
 147 })
 148
 149 #define EMIT4(op, b1, b2)                                       \
 150 ({                                                              \
 151         _EMIT4(op | reg(b1, b2));                               \
 152         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 153         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 154 })
 155
 156 #define EMIT4_RRF(op, b1, b2, b3)                               \
 157 ({                                                              \
 158         _EMIT4(op | reg_high(b3) << 8 | reg(b1, b2));           \
 159         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 160         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 161         REG_SET_SEEN(b3);                                       \
 162 })
 163
 164 #define _EMIT4_DISP(op, disp)                                   \
 165 ({                                                              \
 166         unsigned int __disp = (disp) & 0xfff;                   \
 167         _EMIT4(op | __disp);                                    \
 168 })
 169
 170 #define EMIT4_DISP(op, b1, b2, disp)                            \
 171 ({                                                              \
 172         _EMIT4_DISP(op | reg_high(b1) << 16 |                   \
 173                     reg_high(b2) << 8, disp);                   \
 174         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 175         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 176 })
 177
 178 #define EMIT4_IMM(op, b1, imm)                                  \
 179 ({                                                              \
 180         unsigned int __imm = (imm) & 0xffff;                    \
 181         _EMIT4(op | reg_high(b1) << 16 | __imm);                \
 182         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 183 })
 184
 185 #define EMIT4_PCREL(op, pcrel)                                  \
 186 ({                                                              \
 187         long __pcrel = ((pcrel) >> 1) & 0xffff;                 \
 188         _EMIT4(op | __pcrel);                                   \
 189 })
 190
 191 #define _EMIT6(op1, op2)                                        \
 192 ({                                                              \
 193         if (jit->prg_buf) {                                     \
 194                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->prg) = op1;       \
 195                 *(u16 *) (jit->prg_buf + jit->prg + 4) = op2;   \
 196         }                                                       \
 197         jit->prg += 6;                                          \
 198 })
 199
 200 #define _EMIT6_DISP(op1, op2, disp)                             \
 201 ({                                                              \
 202         unsigned int __disp = (disp) & 0xfff;                   \
 203         _EMIT6(op1 | __disp, op2);                              \
 204 })
 205
 206 #define _EMIT6_DISP_LH(op1, op2, disp)                          \
 207 ({                                                              \
 208         u32 _disp = (u32) disp;                                 \
 209         unsigned int __disp_h = _disp & 0xff000;                \
 210         unsigned int __disp_l = _disp & 0x00fff;                \
 211         _EMIT6(op1 | __disp_l, op2 | __disp_h >> 4);            \
 212 })
 213
 214 #define EMIT6_DISP_LH(op1, op2, b1, b2, b3, disp)               \
 215 ({                                                              \
 216         _EMIT6_DISP_LH(op1 | reg(b1, b2) << 16 |                \
 217                        reg_high(b3) << 8, op2, disp);           \
 218         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 219         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 220         REG_SET_SEEN(b3);                                       \
 221 })
 222
 223 #define EMIT6_PCREL_LABEL(op1, op2, b1, b2, label, mask)        \
 224 ({                                                              \
 225         int rel = (jit->labels[label] - jit->prg) >> 1;         \
 226         _EMIT6(op1 | reg(b1, b2) << 16 | (rel & 0xffff),        \
 227                op2 | mask << 12);                               \
 228         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 229         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 230 })
 231
 232 #define EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(op1, op2, b1, imm, label, mask)   \
 233 ({                                                              \
 234         int rel = (jit->labels[label] - jit->prg) >> 1;         \
 235         _EMIT6(op1 | (reg_high(b1) | mask) << 16 |              \
 236                 (rel & 0xffff), op2 | (imm & 0xff) << 8);       \
 237         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 238         BUILD_BUG_ON(((unsigned long) imm) > 0xff);             \
 239 })
 240
 241 #define EMIT6_PCREL(op1, op2, b1, b2, i, off, mask)             \
 242 ({                                                              \
 243         /* Branch instruction needs 6 bytes */                  \
 244         int rel = (addrs[i + off + 1] - (addrs[i + 1] - 6)) / 2;\
 245         _EMIT6(op1 | reg(b1, b2) << 16 | (rel & 0xffff), op2 | mask);   \
 246         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 247         REG_SET_SEEN(b2);                                       \
 248 })
 249
 250 #define _EMIT6_IMM(op, imm)                                     \
 251 ({                                                              \
 252         unsigned int __imm = (imm);                             \
 253         _EMIT6(op | (__imm >> 16), __imm & 0xffff);             \
 254 })
 255
 256 #define EMIT6_IMM(op, b1, imm)                                  \
 257 ({                                                              \
 258         _EMIT6_IMM(op | reg_high(b1) << 16, imm);               \
 259         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 260 })
 261
 262 #define EMIT_CONST_U32(val)                                     \
 263 ({                                                              \
 264         unsigned int ret;                                       \
 265         ret = jit->lit - jit->base_ip;                          \
 266         jit->seen |= SEEN_LITERAL;                              \
 267         if (jit->prg_buf)                                       \
 268                 *(u32 *) (jit->prg_buf + jit->lit) = (u32) val; \
 269         jit->lit += 4;                                          \
 270         ret;                                                    \
 271 })
 272
 273 #define EMIT_CONST_U64(val)                                     \
 274 ({                                                              \
 275         unsigned int ret;                                       \
 276         ret = jit->lit - jit->base_ip;                          \
 277         jit->seen |= SEEN_LITERAL;                              \
 278         if (jit->prg_buf)                                       \
 279                 *(u64 *) (jit->prg_buf + jit->lit) = (u64) val; \
 280         jit->lit += 8;                                          \
 281         ret;                                                    \
 282 })
 283
 284 #define EMIT_ZERO(b1)                                           \
 285 ({                                                              \
 286         /* llgfr %dst,%dst (zero extend to 64 bit) */           \
 287         EMIT4(0xb9160000, b1, b1);                              \
 288         REG_SET_SEEN(b1);                                       \
 289 })
 290
 291 /*
 292  * Fill whole space with illegal instructions
 293  */
 294 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 295 {
 296         memset(area, 0, size);
 297 }
 298
 299 /*
 300  * Save registers from "rs" (register start) to "re" (register end) on stack
 301  */
 302 static void save_regs(struct bpf_jit *jit, u32 rs, u32 re)
 303 {
 304         u32 off = STK_OFF_R6 + (rs - 6) * 8;
 305
 306         if (rs == re)
 307                 /* stg %rs,off(%r15) */
 308                 _EMIT6(0xe300f000 | rs << 20 | off, 0x0024);
 309         else
 310                 /* stmg %rs,%re,off(%r15) */
 311                 _EMIT6_DISP(0xeb00f000 | rs << 20 | re << 16, 0x0024, off);
 312 }
 313
 314 /*
 315  * Restore registers from "rs" (register start) to "re" (register end) on stack
 316  */
 317 static void restore_regs(struct bpf_jit *jit, u32 rs, u32 re)
 318 {
 319         u32 off = STK_OFF_R6 + (rs - 6) * 8;
 320
 321         if (jit->seen & SEEN_STACK)
 322                 off += STK_OFF;
 323
 324         if (rs == re)
 325                 /* lg %rs,off(%r15) */
 326                 _EMIT6(0xe300f000 | rs << 20 | off, 0x0004);
 327         else
 328                 /* lmg %rs,%re,off(%r15) */
 329                 _EMIT6_DISP(0xeb00f000 | rs << 20 | re << 16, 0x0004, off);
 330 }
 331
 332 /*
 333  * Return first seen register (from start)
 334  */
 335 static int get_start(struct bpf_jit *jit, int start)
 336 {
 337         int i;
 338
 339         for (i = start; i <= 15; i++) {
 340                 if (jit->seen_reg[i])
 341                         return i;
 342         }
 343         return 0;
 344 }
 345
 346 /*
 347  * Return last seen register (from start) (gap >= 2)
 348  */
 349 static int get_end(struct bpf_jit *jit, int start)
 350 {
 351         int i;
 352
 353         for (i = start; i < 15; i++) {
 354                 if (!jit->seen_reg[i] && !jit->seen_reg[i + 1])
 355                         return i - 1;
 356         }
 357         return jit->seen_reg[15] ? 15 : 14;
 358 }
 359
 360 #define REGS_SAVE       1
 361 #define REGS_RESTORE    0
 362 /*
 363  * Save and restore clobbered registers (6-15) on stack.
 364  * We save/restore registers in chunks with gap >= 2 registers.
 365  */
 366 static void save_restore_regs(struct bpf_jit *jit, int op)
 367 {
 368
 369         int re = 6, rs;
 370
 371         do {
 372                 rs = get_start(jit, re);
 373                 if (!rs)
 374                         break;
 375                 re = get_end(jit, rs + 1);
 376                 if (op == REGS_SAVE)
 377                         save_regs(jit, rs, re);
 378                 else
 379                         restore_regs(jit, rs, re);
 380                 re++;
 381         } while (re <= 15);
 382 }
 383
 384 /*
 385  * Emit function prologue
 386  *
 387  * Save registers and create stack frame if necessary.
 388  * See stack frame layout desription in "bpf_jit.h"!
 389  */
 390 static void bpf_jit_prologue(struct bpf_jit *jit)
 391 {
 392         if (jit->seen & SEEN_TAIL_CALL) {
 393                 /* xc STK_OFF_TCCNT(4,%r15),STK_OFF_TCCNT(%r15) */
 394                 _EMIT6(0xd703f000 | STK_OFF_TCCNT, 0xf000 | STK_OFF_TCCNT);
 395         } else {
 396                 /* j tail_call_start: NOP if no tail calls are used */
 397                 EMIT4_PCREL(0xa7f40000, 6);
 398                 _EMIT2(0);
 399         }
 400         /* Tail calls have to skip above initialization */
 401         jit->tail_call_start = jit->prg;
 402         /* Save registers */
 403         save_restore_regs(jit, REGS_SAVE);
 404         /* Setup literal pool */
 405         if (jit->seen & SEEN_LITERAL) {
 406                 /* basr %r13,0 */
 407                 EMIT2(0x0d00, REG_L, REG_0);
 408                 jit->base_ip = jit->prg;
 409         }
 410         /* Setup stack and backchain */
 411         if (jit->seen & SEEN_STACK) {
 412                 if (jit->seen & SEEN_FUNC)
 413                         /* lgr %w1,%r15 (backchain) */
 414                         EMIT4(0xb9040000, REG_W1, REG_15);
 415                 /* la %bfp,STK_160_UNUSED(%r15) (BPF frame pointer) */
 416                 EMIT4_DISP(0x41000000, BPF_REG_FP, REG_15, STK_160_UNUSED);
 417                 /* aghi %r15,-STK_OFF */
 418                 EMIT4_IMM(0xa70b0000, REG_15, -STK_OFF);
 419                 if (jit->seen & SEEN_FUNC)
 420                         /* stg %w1,152(%r15) (backchain) */
 421                         EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W1, REG_0,
 422                                       REG_15, 152);
 423         }
 424         /*
 425          * For SKB access %b1 contains the SKB pointer. For "bpf_jit.S"
 426          * we store the SKB header length on the stack and the SKB data
 427          * pointer in REG_SKB_DATA.
 428          */
 429         if (jit->seen & SEEN_SKB) {
 430                 /* Header length: llgf %w1,<len>(%b1) */
 431                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, REG_W1, REG_0, BPF_REG_1,
 432                               offsetof(struct sk_buff, len));
 433                 /* s %w1,<data_len>(%b1) */
 434                 EMIT4_DISP(0x5b000000, REG_W1, BPF_REG_1,
 435                            offsetof(struct sk_buff, data_len));
 436                 /* stg %w1,ST_OFF_HLEN(%r0,%r15) */
 437                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W1, REG_0, REG_15,
 438                               STK_OFF_HLEN);
 439                 /* lg %skb_data,data_off(%b1) */
 440                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_SKB_DATA, REG_0,
 441                               BPF_REG_1, offsetof(struct sk_buff, data));
 442         }
 443         /* BPF compatibility: clear A (%b0) and X (%b7) registers */
 444         if (REG_SEEN(BPF_REG_A))
 445                 /* lghi %ba,0 */
 446                 EMIT4_IMM(0xa7090000, BPF_REG_A, 0);
 447         if (REG_SEEN(BPF_REG_X))
 448                 /* lghi %bx,0 */
 449                 EMIT4_IMM(0xa7090000, BPF_REG_X, 0);
 450 }
 451
 452 /*
 453  * Function epilogue
 454  */
 455 static void bpf_jit_epilogue(struct bpf_jit *jit)
 456 {
 457         /* Return 0 */
 458         if (jit->seen & SEEN_RET0) {
 459                 jit->ret0_ip = jit->prg;
 460                 /* lghi %b0,0 */
 461                 EMIT4_IMM(0xa7090000, BPF_REG_0, 0);
 462         }
 463         jit->exit_ip = jit->prg;
 464         /* Load exit code: lgr %r2,%b0 */
 465         EMIT4(0xb9040000, REG_2, BPF_REG_0);
 466         /* Restore registers */
 467         save_restore_regs(jit, REGS_RESTORE);
 468         /* br %r14 */
 469         _EMIT2(0x07fe);
 470 }
 471
 472 /*
 473  * Compile one eBPF instruction into s390x code
 474  *
 475  * NOTE: Use noinline because for gcov (-fprofile-arcs) gcc allocates a lot of
 476  * stack space for the large switch statement.
 477  */
 478 static noinline int bpf_jit_insn(struct bpf_jit *jit, struct bpf_prog *fp, int i)
 479 {
 480         struct bpf_insn *insn = &fp->insnsi[i];
 481         int jmp_off, last, insn_count = 1;
 482         unsigned int func_addr, mask;
 483         u32 dst_reg = insn->dst_reg;
 484         u32 src_reg = insn->src_reg;
 485         u32 *addrs = jit->addrs;
 486         s32 imm = insn->imm;
 487         s16 off = insn->off;
 488
 489         switch (insn->code) {
 490         /*
 491          * BPF_MOV
 492          */
 493         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X: /* dst = (u32) src */
 494                 /* llgfr %dst,%src */
 495                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, src_reg);
 496                 break;
 497         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X: /* dst = src */
 498                 /* lgr %dst,%src */
 499                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, src_reg);
 500                 break;
 501         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K: /* dst = (u32) imm */
 502                 /* llilf %dst,imm */
 503                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, dst_reg, imm);
 504                 break;
 505         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K: /* dst = imm */
 506                 /* lgfi %dst,imm */
 507                 EMIT6_IMM(0xc0010000, dst_reg, imm);
 508                 break;
 509         /*
 510          * BPF_LD 64
 511          */
 512         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW: /* dst = (u64) imm */
 513         {
 514                 /* 16 byte instruction that uses two 'struct bpf_insn' */
 515                 u64 imm64;
 516
 517                 imm64 = (u64)(u32) insn[0].imm | ((u64)(u32) insn[1].imm) << 32;
 518                 /* lg %dst,<d(imm)>(%l) */
 519                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, dst_reg, REG_0, REG_L,
 520                               EMIT_CONST_U64(imm64));
 521                 insn_count = 2;
 522                 break;
 523         }
 524         /*
 525          * BPF_ADD
 526          */
 527         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X: /* dst = (u32) dst + (u32) src */
 528                 /* ar %dst,%src */
 529                 EMIT2(0x1a00, dst_reg, src_reg);
 530                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 531                 break;
 532         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X: /* dst = dst + src */
 533                 /* agr %dst,%src */
 534                 EMIT4(0xb9080000, dst_reg, src_reg);
 535                 break;
 536         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K: /* dst = (u32) dst + (u32) imm */
 537                 if (!imm)
 538                         break;
 539                 /* alfi %dst,imm */
 540                 EMIT6_IMM(0xc20b0000, dst_reg, imm);
 541                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 542                 break;
 543         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K: /* dst = dst + imm */
 544                 if (!imm)
 545                         break;
 546                 /* agfi %dst,imm */
 547                 EMIT6_IMM(0xc2080000, dst_reg, imm);
 548                 break;
 549         /*
 550          * BPF_SUB
 551          */
 552         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X: /* dst = (u32) dst - (u32) src */
 553                 /* sr %dst,%src */
 554                 EMIT2(0x1b00, dst_reg, src_reg);
 555                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 556                 break;
 557         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X: /* dst = dst - src */
 558                 /* sgr %dst,%src */
 559                 EMIT4(0xb9090000, dst_reg, src_reg);
 560                 break;
 561         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K: /* dst = (u32) dst - (u32) imm */
 562                 if (!imm)
 563                         break;
 564                 /* alfi %dst,-imm */
 565                 EMIT6_IMM(0xc20b0000, dst_reg, -imm);
 566                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 567                 break;
 568         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K: /* dst = dst - imm */
 569                 if (!imm)
 570                         break;
 571                 /* agfi %dst,-imm */
 572                 EMIT6_IMM(0xc2080000, dst_reg, -imm);
 573                 break;
 574         /*
 575          * BPF_MUL
 576          */
 577         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X: /* dst = (u32) dst * (u32) src */
 578                 /* msr %dst,%src */
 579                 EMIT4(0xb2520000, dst_reg, src_reg);
 580                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 581                 break;
 582         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X: /* dst = dst * src */
 583                 /* msgr %dst,%src */
 584                 EMIT4(0xb90c0000, dst_reg, src_reg);
 585                 break;
 586         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K: /* dst = (u32) dst * (u32) imm */
 587                 if (imm == 1)
 588                         break;
 589                 /* msfi %r5,imm */
 590                 EMIT6_IMM(0xc2010000, dst_reg, imm);
 591                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 592                 break;
 593         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K: /* dst = dst * imm */
 594                 if (imm == 1)
 595                         break;
 596                 /* msgfi %dst,imm */
 597                 EMIT6_IMM(0xc2000000, dst_reg, imm);
 598                 break;
 599         /*
 600          * BPF_DIV / BPF_MOD
 601          */
 602         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X: /* dst = (u32) dst / (u32) src */
 603         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X: /* dst = (u32) dst % (u32) src */
 604         {
 605                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 606
 607                 jit->seen |= SEEN_RET0;
 608                 /* ltr %src,%src (if src == 0 goto fail) */
 609                 EMIT2(0x1200, src_reg, src_reg);
 610                 /* jz <ret0> */
 611                 EMIT4_PCREL(0xa7840000, jit->ret0_ip - jit->prg);
 612                 /* lhi %w0,0 */
 613                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 0);
 614                 /* lr %w1,%dst */
 615                 EMIT2(0x1800, REG_W1, dst_reg);
 616                 /* dlr %w0,%src */
 617                 EMIT4(0xb9970000, REG_W0, src_reg);
 618                 /* llgfr %dst,%rc */
 619                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, rc_reg);
 620                 break;
 621         }
 622         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X: /* dst = dst / src */
 623         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X: /* dst = dst % src */
 624         {
 625                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 626
 627                 jit->seen |= SEEN_RET0;
 628                 /* ltgr %src,%src (if src == 0 goto fail) */
 629                 EMIT4(0xb9020000, src_reg, src_reg);
 630                 /* jz <ret0> */
 631                 EMIT4_PCREL(0xa7840000, jit->ret0_ip - jit->prg);
 632                 /* lghi %w0,0 */
 633                 EMIT4_IMM(0xa7090000, REG_W0, 0);
 634                 /* lgr %w1,%dst */
 635                 EMIT4(0xb9040000, REG_W1, dst_reg);
 636                 /* dlgr %w0,%dst */
 637                 EMIT4(0xb9870000, REG_W0, src_reg);
 638                 /* lgr %dst,%rc */
 639                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, rc_reg);
 640                 break;
 641         }
 642         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K: /* dst = (u32) dst / (u32) imm */
 643         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K: /* dst = (u32) dst % (u32) imm */
 644         {
 645                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 646
 647                 if (imm == 1) {
 648                         if (BPF_OP(insn->code) == BPF_MOD)
 649                                 /* lhgi %dst,0 */
 650                                 EMIT4_IMM(0xa7090000, dst_reg, 0);
 651                         break;
 652                 }
 653                 /* lhi %w0,0 */
 654                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 0);
 655                 /* lr %w1,%dst */
 656                 EMIT2(0x1800, REG_W1, dst_reg);
 657                 /* dl %w0,<d(imm)>(%l) */
 658                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0097, REG_W0, REG_0, REG_L,
 659                               EMIT_CONST_U32(imm));
 660                 /* llgfr %dst,%rc */
 661                 EMIT4(0xb9160000, dst_reg, rc_reg);
 662                 break;
 663         }
 664         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K: /* dst = dst / imm */
 665         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K: /* dst = dst % imm */
 666         {
 667                 int rc_reg = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV ? REG_W1 : REG_W0;
 668
 669                 if (imm == 1) {
 670                         if (BPF_OP(insn->code) == BPF_MOD)
 671                                 /* lhgi %dst,0 */
 672                                 EMIT4_IMM(0xa7090000, dst_reg, 0);
 673                         break;
 674                 }
 675                 /* lghi %w0,0 */
 676                 EMIT4_IMM(0xa7090000, REG_W0, 0);
 677                 /* lgr %w1,%dst */
 678                 EMIT4(0xb9040000, REG_W1, dst_reg);
 679                 /* dlg %w0,<d(imm)>(%l) */
 680                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0087, REG_W0, REG_0, REG_L,
 681                               EMIT_CONST_U64(imm));
 682                 /* lgr %dst,%rc */
 683                 EMIT4(0xb9040000, dst_reg, rc_reg);
 684                 break;
 685         }
 686         /*
 687          * BPF_AND
 688          */
 689         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X: /* dst = (u32) dst & (u32) src */
 690                 /* nr %dst,%src */
 691                 EMIT2(0x1400, dst_reg, src_reg);
 692                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 693                 break;
 694         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X: /* dst = dst & src */
 695                 /* ngr %dst,%src */
 696                 EMIT4(0xb9800000, dst_reg, src_reg);
 697                 break;
 698         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K: /* dst = (u32) dst & (u32) imm */
 699                 /* nilf %dst,imm */
 700                 EMIT6_IMM(0xc00b0000, dst_reg, imm);
 701                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 702                 break;
 703         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K: /* dst = dst & imm */
 704                 /* ng %dst,<d(imm)>(%l) */
 705                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0080, dst_reg, REG_0, REG_L,
 706                               EMIT_CONST_U64(imm));
 707                 break;
 708         /*
 709          * BPF_OR
 710          */
 711         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X: /* dst = (u32) dst | (u32) src */
 712                 /* or %dst,%src */
 713                 EMIT2(0x1600, dst_reg, src_reg);
 714                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 715                 break;
 716         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X: /* dst = dst | src */
 717                 /* ogr %dst,%src */
 718                 EMIT4(0xb9810000, dst_reg, src_reg);
 719                 break;
 720         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K: /* dst = (u32) dst | (u32) imm */
 721                 /* oilf %dst,imm */
 722                 EMIT6_IMM(0xc00d0000, dst_reg, imm);
 723                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 724                 break;
 725         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K: /* dst = dst | imm */
 726                 /* og %dst,<d(imm)>(%l) */
 727                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0081, dst_reg, REG_0, REG_L,
 728                               EMIT_CONST_U64(imm));
 729                 break;
 730         /*
 731          * BPF_XOR
 732          */
 733         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X: /* dst = (u32) dst ^ (u32) src */
 734                 /* xr %dst,%src */
 735                 EMIT2(0x1700, dst_reg, src_reg);
 736                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 737                 break;
 738         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X: /* dst = dst ^ src */
 739                 /* xgr %dst,%src */
 740                 EMIT4(0xb9820000, dst_reg, src_reg);
 741                 break;
 742         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K: /* dst = (u32) dst ^ (u32) imm */
 743                 if (!imm)
 744                         break;
 745                 /* xilf %dst,imm */
 746                 EMIT6_IMM(0xc0070000, dst_reg, imm);
 747                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 748                 break;
 749         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K: /* dst = dst ^ imm */
 750                 /* xg %dst,<d(imm)>(%l) */
 751                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0082, dst_reg, REG_0, REG_L,
 752                               EMIT_CONST_U64(imm));
 753                 break;
 754         /*
 755          * BPF_LSH
 756          */
 757         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X: /* dst = (u32) dst << (u32) src */
 758                 /* sll %dst,0(%src) */
 759                 EMIT4_DISP(0x89000000, dst_reg, src_reg, 0);
 760                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 761                 break;
 762         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X: /* dst = dst << src */
 763                 /* sllg %dst,%dst,0(%src) */
 764                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 765                 break;
 766         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K: /* dst = (u32) dst << (u32) imm */
 767                 if (imm == 0)
 768                         break;
 769                 /* sll %dst,imm(%r0) */
 770                 EMIT4_DISP(0x89000000, dst_reg, REG_0, imm);
 771                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 772                 break;
 773         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K: /* dst = dst << imm */
 774                 if (imm == 0)
 775                         break;
 776                 /* sllg %dst,%dst,imm(%r0) */
 777                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 778                 break;
 779         /*
 780          * BPF_RSH
 781          */
 782         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X: /* dst = (u32) dst >> (u32) src */
 783                 /* srl %dst,0(%src) */
 784                 EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, src_reg, 0);
 785                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 786                 break;
 787         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X: /* dst = dst >> src */
 788                 /* srlg %dst,%dst,0(%src) */
 789                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000c, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 790                 break;
 791         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K: /* dst = (u32) dst >> (u32) imm */
 792                 if (imm == 0)
 793                         break;
 794                 /* srl %dst,imm(%r0) */
 795                 EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, REG_0, imm);
 796                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 797                 break;
 798         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K: /* dst = dst >> imm */
 799                 if (imm == 0)
 800                         break;
 801                 /* srlg %dst,%dst,imm(%r0) */
 802                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000c, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 803                 break;
 804         /*
 805          * BPF_ARSH
 806          */
 807         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X: /* ((s64) dst) >>= src */
 808                 /* srag %dst,%dst,0(%src) */
 809                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000a, dst_reg, dst_reg, src_reg, 0);
 810                 break;
 811         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K: /* ((s64) dst) >>= imm */
 812                 if (imm == 0)
 813                         break;
 814                 /* srag %dst,%dst,imm(%r0) */
 815                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000a, dst_reg, dst_reg, REG_0, imm);
 816                 break;
 817         /*
 818          * BPF_NEG
 819          */
 820         case BPF_ALU | BPF_NEG: /* dst = (u32) -dst */
 821                 /* lcr %dst,%dst */
 822                 EMIT2(0x1300, dst_reg, dst_reg);
 823                 EMIT_ZERO(dst_reg);
 824                 break;
 825         case BPF_ALU64 | BPF_NEG: /* dst = -dst */
 826                 /* lcgr %dst,%dst */
 827                 EMIT4(0xb9130000, dst_reg, dst_reg);
 828                 break;
 829         /*
 830          * BPF_FROM_BE/LE
 831          */
 832         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 833                 /* s390 is big endian, therefore only clear high order bytes */
 834                 switch (imm) {
 835                 case 16: /* dst = (u16) cpu_to_be16(dst) */
 836                         /* llghr %dst,%dst */
 837                         EMIT4(0xb9850000, dst_reg, dst_reg);
 838                         break;
 839                 case 32: /* dst = (u32) cpu_to_be32(dst) */
 840                         /* llgfr %dst,%dst */
 841                         EMIT4(0xb9160000, dst_reg, dst_reg);
 842                         break;
 843                 case 64: /* dst = (u64) cpu_to_be64(dst) */
 844                         break;
 845                 }
 846                 break;
 847         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 848                 switch (imm) {
 849                 case 16: /* dst = (u16) cpu_to_le16(dst) */
 850                         /* lrvr %dst,%dst */
 851                         EMIT4(0xb91f0000, dst_reg, dst_reg);
 852                         /* srl %dst,16(%r0) */
 853                         EMIT4_DISP(0x88000000, dst_reg, REG_0, 16);
 854                         /* llghr %dst,%dst */
 855                         EMIT4(0xb9850000, dst_reg, dst_reg);
 856                         break;
 857                 case 32: /* dst = (u32) cpu_to_le32(dst) */
 858                         /* lrvr %dst,%dst */
 859                         EMIT4(0xb91f0000, dst_reg, dst_reg);
 860                         /* llgfr %dst,%dst */
 861                         EMIT4(0xb9160000, dst_reg, dst_reg);
 862                         break;
 863                 case 64: /* dst = (u64) cpu_to_le64(dst) */
 864                         /* lrvgr %dst,%dst */
 865                         EMIT4(0xb90f0000, dst_reg, dst_reg);
 866                         break;
 867                 }
 868                 break;
 869         /*
 870          * BPF_ST(X)
 871          */
 872         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B: /* *(u8 *)(dst + off) = src_reg */
 873                 /* stcy %src,off(%dst) */
 874                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0072, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 875                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 876                 break;
 877         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H: /* (u16 *)(dst + off) = src */
 878                 /* sthy %src,off(%dst) */
 879                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0070, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 880                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 881                 break;
 882         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) = src */
 883                 /* sty %src,off(%dst) */
 884                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0050, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 885                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 886                 break;
 887         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW: /* (u64 *)(dst + off) = src */
 888                 /* stg %src,off(%dst) */
 889                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, src_reg, dst_reg, REG_0, off);
 890                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 891                 break;
 892         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B: /* *(u8 *)(dst + off) = imm */
 893                 /* lhi %w0,imm */
 894                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, (u8) imm);
 895                 /* stcy %w0,off(dst) */
 896                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0072, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 897                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 898                 break;
 899         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H: /* (u16 *)(dst + off) = imm */
 900                 /* lhi %w0,imm */
 901                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, (u16) imm);
 902                 /* sthy %w0,off(dst) */
 903                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0070, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 904                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 905                 break;
 906         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) = imm */
 907                 /* llilf %w0,imm  */
 908                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, REG_W0, (u32) imm);
 909                 /* sty %w0,off(%dst) */
 910                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0050, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 911                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 912                 break;
 913         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW: /* *(u64 *)(dst + off) = imm */
 914                 /* lgfi %w0,imm */
 915                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W0, imm);
 916                 /* stg %w0,off(%dst) */
 917                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0024, REG_W0, dst_reg, REG_0, off);
 918                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 919                 break;
 920         /*
 921          * BPF_STX XADD (atomic_add)
 922          */
 923         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W: /* *(u32 *)(dst + off) += src */
 924                 /* laal %w0,%src,off(%dst) */
 925                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00fa, REG_W0, src_reg,
 926                               dst_reg, off);
 927                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 928                 break;
 929         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW: /* *(u64 *)(dst + off) += src */
 930                 /* laalg %w0,%src,off(%dst) */
 931                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00ea, REG_W0, src_reg,
 932                               dst_reg, off);
 933                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 934                 break;
 935         /*
 936          * BPF_LDX
 937          */
 938         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B: /* dst = *(u8 *)(ul) (src + off) */
 939                 /* llgc %dst,0(off,%src) */
 940                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0090, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 941                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 942                 break;
 943         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H: /* dst = *(u16 *)(ul) (src + off) */
 944                 /* llgh %dst,0(off,%src) */
 945                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0091, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 946                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 947                 break;
 948         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W: /* dst = *(u32 *)(ul) (src + off) */
 949                 /* llgf %dst,off(%src) */
 950                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 951                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 952                 break;
 953         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW: /* dst = *(u64 *)(ul) (src + off) */
 954                 /* lg %dst,0(off,%src) */
 955                 jit->seen |= SEEN_MEM;
 956                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, dst_reg, src_reg, REG_0, off);
 957                 break;
 958         /*
 959          * BPF_JMP / CALL
 960          */
 961         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 962         {
 963                 /*
 964                  * b0 = (__bpf_call_base + imm)(b1, b2, b3, b4, b5)
 965                  */
 966                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 967
 968                 if (bpf_helper_changes_skb_data((void *)func))
 969                         /* TODO reload skb->data, hlen */
 970                         return -1;
 971
 972                 REG_SET_SEEN(BPF_REG_5);
 973                 jit->seen |= SEEN_FUNC;
 974                 /* lg %w1,<d(imm)>(%l) */
 975                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_W1, REG_0, REG_L,
 976                               EMIT_CONST_U64(func));
 977                 /* basr %r14,%w1 */
 978                 EMIT2(0x0d00, REG_14, REG_W1);
 979                 /* lgr %b0,%r2: load return value into %b0 */
 980                 EMIT4(0xb9040000, BPF_REG_0, REG_2);
 981                 break;
 982         }
 983         case BPF_JMP | BPF_CALL | BPF_X:
 984                 /*
 985                  * Implicit input:
 986                  *  B1: pointer to ctx
 987                  *  B2: pointer to bpf_array
 988                  *  B3: index in bpf_array
 989                  */
 990                 jit->seen |= SEEN_TAIL_CALL;
 991
 992                 /*
 993                  * if (index >= array->map.max_entries)
 994                  *         goto out;
 995                  */
 996
 997                 /* llgf %w1,map.max_entries(%b2) */
 998                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0016, REG_W1, REG_0, BPF_REG_2,
 999                               offsetof(struct bpf_array, map.max_entries));
1000                 /* clgrj %b3,%w1,0xa,label0: if %b3 >= %w1 goto out */
1001                 EMIT6_PCREL_LABEL(0xec000000, 0x0065, BPF_REG_3,
1002                                   REG_W1, 0, 0xa);
1003
1004                 /*
1005                  * if (tail_call_cnt++ > MAX_TAIL_CALL_CNT)
1006                  *         goto out;
1007                  */
1008
1009                 if (jit->seen & SEEN_STACK)
1010                         off = STK_OFF_TCCNT + STK_OFF;
1011                 else
1012                         off = STK_OFF_TCCNT;
1013                 /* lhi %w0,1 */
1014                 EMIT4_IMM(0xa7080000, REG_W0, 1);
1015                 /* laal %w1,%w0,off(%r15) */
1016                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x00fa, REG_W1, REG_W0, REG_15, off);
1017                 /* clij %w1,MAX_TAIL_CALL_CNT,0x2,label0 */
1018                 EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(0xec000000, 0x007f, REG_W1,
1019                                       MAX_TAIL_CALL_CNT, 0, 0x2);
1020
1021                 /*
1022                  * prog = array->prog[index];
1023                  * if (prog == NULL)
1024                  *         goto out;
1025                  */
1026
1027                 /* sllg %r1,%b3,3: %r1 = index * 8 */
1028                 EMIT6_DISP_LH(0xeb000000, 0x000d, REG_1, BPF_REG_3, REG_0, 3);
1029                 /* lg %r1,prog(%b2,%r1) */
1030                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_1, BPF_REG_2,
1031                               REG_1, offsetof(struct bpf_array, prog));
1032                 /* clgij %r1,0,0x8,label0 */
1033                 EMIT6_PCREL_IMM_LABEL(0xec000000, 0x007d, REG_1, 0, 0, 0x8);
1034
1035                 /*
1036                  * Restore registers before calling function
1037                  */
1038                 save_restore_regs(jit, REGS_RESTORE);
1039
1040                 /*
1041                  * goto *(prog->bpf_func + tail_call_start);
1042                  */
1043
1044                 /* lg %r1,bpf_func(%r1) */
1045                 EMIT6_DISP_LH(0xe3000000, 0x0004, REG_1, REG_1, REG_0,
1046                               offsetof(struct bpf_prog, bpf_func));
1047                 /* bc 0xf,tail_call_start(%r1) */
1048                 _EMIT4(0x47f01000 + jit->tail_call_start);
1049                 /* out: */
1050                 jit->labels[0] = jit->prg;
1051                 break;
1052         case BPF_JMP | BPF_EXIT: /* return b0 */
1053                 last = (i == fp->len - 1) ? 1 : 0;
1054                 if (last && !(jit->seen & SEEN_RET0))
1055                         break;
1056                 /* j <exit> */
1057                 EMIT4_PCREL(0xa7f40000, jit->exit_ip - jit->prg);
1058                 break;
1059         /*
1060          * Branch relative (number of skipped instructions) to offset on
1061          * condition.
1062          *
1063          * Condition code to mask mapping:
1064          *
1065          * CC | Description        | Mask
1066          * ------------------------------
1067          * 0  | Operands equal     |    8
1068          * 1  | First operand low  |    4
1069          * 2  | First operand high |    2
1070          * 3  | Unused             |    1
1071          *
1072          * For s390x relative branches: ip = ip + off_bytes
1073          * For BPF relative branches:   insn = insn + off_insns + 1
1074          *
1075          * For example for s390x with offset 0 we jump to the branch
1076          * instruction itself (loop) and for BPF with offset 0 we
1077          * branch to the instruction behind the branch.
1078          */
1079         case BPF_JMP | BPF_JA: /* if (true) */
1080                 mask = 0xf000; /* j */
1081                 goto branch_oc;
1082         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K: /* ((s64) dst > (s64) imm) */
1083                 mask = 0x2000; /* jh */
1084                 goto branch_ks;
1085         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K: /* ((s64) dst >= (s64) imm) */
1086                 mask = 0xa000; /* jhe */
1087                 goto branch_ks;
1088         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K: /* (dst_reg > imm) */
1089                 mask = 0x2000; /* jh */
1090                 goto branch_ku;
1091         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K: /* (dst_reg >= imm) */
1092                 mask = 0xa000; /* jhe */
1093                 goto branch_ku;
1094         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K: /* (dst_reg != imm) */
1095                 mask = 0x7000; /* jne */
1096                 goto branch_ku;
1097         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K: /* (dst_reg == imm) */
1098                 mask = 0x8000; /* je */
1099                 goto branch_ku;
1100         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K: /* (dst_reg & imm) */
1101                 mask = 0x7000; /* jnz */
1102                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1103                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1104                 /* ngr %w1,%dst */
1105                 EMIT4(0xb9800000, REG_W1, dst_reg);
1106                 goto branch_oc;
1107
1108         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X: /* ((s64) dst > (s64) src) */
1109                 mask = 0x2000; /* jh */
1110                 goto branch_xs;
1111         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X: /* ((s64) dst >= (s64) src) */
1112                 mask = 0xa000; /* jhe */
1113                 goto branch_xs;
1114         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X: /* (dst > src) */
1115                 mask = 0x2000; /* jh */
1116                 goto branch_xu;
1117         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X: /* (dst >= src) */
1118                 mask = 0xa000; /* jhe */
1119                 goto branch_xu;
1120         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X: /* (dst != src) */
1121                 mask = 0x7000; /* jne */
1122                 goto branch_xu;
1123         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X: /* (dst == src) */
1124                 mask = 0x8000; /* je */
1125                 goto branch_xu;
1126         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X: /* (dst & src) */
1127                 mask = 0x7000; /* jnz */
1128                 /* ngrk %w1,%dst,%src */
1129                 EMIT4_RRF(0xb9e40000, REG_W1, dst_reg, src_reg);
1130                 goto branch_oc;
1131 branch_ks:
1132                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1133                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1134                 /* cgrj %dst,%w1,mask,off */
1135                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0064, dst_reg, REG_W1, i, off, mask);
1136                 break;
1137 branch_ku:
1138                 /* lgfi %w1,imm (load sign extend imm) */
1139                 EMIT6_IMM(0xc0010000, REG_W1, imm);
1140                 /* clgrj %dst,%w1,mask,off */
1141                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0065, dst_reg, REG_W1, i, off, mask);
1142                 break;
1143 branch_xs:
1144                 /* cgrj %dst,%src,mask,off */
1145                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0064, dst_reg, src_reg, i, off, mask);
1146                 break;
1147 branch_xu:
1148                 /* clgrj %dst,%src,mask,off */
1149                 EMIT6_PCREL(0xec000000, 0x0065, dst_reg, src_reg, i, off, mask);
1150                 break;
1151 branch_oc:
1152                 /* brc mask,jmp_off (branch instruction needs 4 bytes) */
1153                 jmp_off = addrs[i + off + 1] - (addrs[i + 1] - 4);
1154                 EMIT4_PCREL(0xa7040000 | mask << 8, jmp_off);
1155                 break;
1156         /*
1157          * BPF_LD
1158          */
1159         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B: /* b0 = *(u8 *) (skb->data+imm) */
1160         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B: /* b0 = *(u8 *) (skb->data+imm+src) */
1161                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1162                         func_addr = __pa(sk_load_byte_pos);
1163                 else
1164                         func_addr = __pa(sk_load_byte);
1165                 goto call_fn;
1166         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H: /* b0 = *(u16 *) (skb->data+imm) */
1167         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H: /* b0 = *(u16 *) (skb->data+imm+src) */
1168                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1169                         func_addr = __pa(sk_load_half_pos);
1170                 else
1171                         func_addr = __pa(sk_load_half);
1172                 goto call_fn;
1173         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W: /* b0 = *(u32 *) (skb->data+imm) */
1174         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W: /* b0 = *(u32 *) (skb->data+imm+src) */
1175                 if ((BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) && (imm >= 0))
1176                         func_addr = __pa(sk_load_word_pos);
1177                 else
1178                         func_addr = __pa(sk_load_word);
1179                 goto call_fn;
1180 call_fn:
1181                 jit->seen |= SEEN_SKB | SEEN_RET0 | SEEN_FUNC;
1182                 REG_SET_SEEN(REG_14); /* Return address of possible func call */
1183
1184                 /*
1185                  * Implicit input:
1186                  *  BPF_REG_6    (R7) : skb pointer
1187                  *  REG_SKB_DATA (R12): skb data pointer
1188                  *
1189                  * Calculated input:
1190                  *  BPF_REG_2    (R3) : offset of byte(s) to fetch in skb
1191                  *  BPF_REG_5    (R6) : return address
1192                  *
1193                  * Output:
1194                  *  BPF_REG_0    (R14): data read from skb
1195                  *
1196                  * Scratch registers (BPF_REG_1-5)
1197                  */
1198
1199                 /* Call function: llilf %w1,func_addr  */
1200                 EMIT6_IMM(0xc00f0000, REG_W1, func_addr);
1201
1202                 /* Offset: lgfi %b2,imm */
1203                 EMIT6_IMM(0xc0010000, BPF_REG_2, imm);
1204                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)
1205                         /* agfr %b2,%src (%src is s32 here) */
1206                         EMIT4(0xb9180000, BPF_REG_2, src_reg);
1207
1208                 /* basr %b5,%w1 (%b5 is call saved) */
1209                 EMIT2(0x0d00, BPF_REG_5, REG_W1);
1210
1211                 /*
1212                  * Note: For fast access we jump directly after the
1213                  * jnz instruction from bpf_jit.S
1214                  */
1215                 /* jnz <ret0> */
1216                 EMIT4_PCREL(0xa7740000, jit->ret0_ip - jit->prg);
1217                 break;
1218         default: /* too complex, give up */
1219                 pr_err("Unknown opcode %02x\n", insn->code);
1220                 return -1;
1221         }
1222         return insn_count;
1223 }
1224
1225 /*
1226  * Compile eBPF program into s390x code
1227  */
1228 static int bpf_jit_prog(struct bpf_jit *jit, struct bpf_prog *fp)
1229 {
1230         int i, insn_count;
1231
1232         jit->lit = jit->lit_start;
1233         jit->prg = 0;
1234
1235         bpf_jit_prologue(jit);
1236         for (i = 0; i < fp->len; i += insn_count) {
1237                 insn_count = bpf_jit_insn(jit, fp, i);
1238                 if (insn_count < 0)
1239                         return -1;
1240                 jit->addrs[i + 1] = jit->prg; /* Next instruction address */
1241         }
1242         bpf_jit_epilogue(jit);
1243
1244         jit->lit_start = jit->prg;
1245         jit->size = jit->lit;
1246         jit->size_prg = jit->prg;
1247         return 0;
1248 }
1249
1250 /*
1251  * Classic BPF function stub. BPF programs will be converted into
1252  * eBPF and then bpf_int_jit_compile() will be called.
1253  */
1254 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
1255 {
1256 }
1257
1258 /*
1259  * Compile eBPF program "fp"
1260  */
1261 void bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *fp)
1262 {
1263         struct bpf_binary_header *header;
1264         struct bpf_jit jit;
1265         int pass;
1266
1267         if (!bpf_jit_enable)
1268                 return;
1269         memset(&jit, 0, sizeof(jit));
1270         jit.addrs = kcalloc(fp->len + 1, sizeof(*jit.addrs), GFP_KERNEL);
1271         if (jit.addrs == NULL)
1272                 return;
1273         /*
1274          * Three initial passes:
1275          *   - 1/2: Determine clobbered registers
1276          *   - 3:   Calculate program size and addrs arrray
1277          */
1278         for (pass = 1; pass <= 3; pass++) {
1279                 if (bpf_jit_prog(&jit, fp))
1280                         goto free_addrs;
1281         }
1282         /*
1283          * Final pass: Allocate and generate program
1284          */
1285         if (jit.size >= BPF_SIZE_MAX)
1286                 goto free_addrs;
1287         header = bpf_jit_binary_alloc(jit.size, &jit.prg_buf, 2, jit_fill_hole);
1288         if (!header)
1289                 goto free_addrs;
1290         if (bpf_jit_prog(&jit, fp))
1291                 goto free_addrs;
1292         if (bpf_jit_enable > 1) {
1293                 bpf_jit_dump(fp->len, jit.size, pass, jit.prg_buf);
1294                 if (jit.prg_buf)
1295                         print_fn_code(jit.prg_buf, jit.size_prg);
1296         }
1297         if (jit.prg_buf) {
1298                 set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
1299                 fp->bpf_func = (void *) jit.prg_buf;
1300                 fp->jited = true;
1301         }
1302 free_addrs:
1303         kfree(jit.addrs);
1304 }
1305
1306 /*
1307  * Free eBPF program
1308  */
1309 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *fp)
1310 {
1311         unsigned long addr = (unsigned long)fp->bpf_func & PAGE_MASK;
1312         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
1313
1314         if (!fp->jited)
1315                 goto free_filter;
1316
1317         set_memory_rw(addr, header->pages);
1318         bpf_jit_binary_free(header);
1319
1320 free_filter:
1321         bpf_prog_unlock_free(fp);
1322 }