xref: /linux/arch/riscv/net/bpf_jit.h (revision 48dea9a700c8728cc31a1dd44588b97578de86ee)
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  * Common functionality for RV32 and RV64 BPF JIT compilers
4  *
5  * Copyright (c) 2019 Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
6  *
7  */
8 
9 #ifndef _BPF_JIT_H
10 #define _BPF_JIT_H
11 
12 #include <linux/bpf.h>
13 #include <linux/filter.h>
14 #include <asm/cacheflush.h>
15 
16 static inline bool rvc_enabled(void)
17 {
18 	return IS_ENABLED(CONFIG_RISCV_ISA_C);
19 }
20 
21 enum {
22 	RV_REG_ZERO =	0,	/* The constant value 0 */
23 	RV_REG_RA =	1,	/* Return address */
24 	RV_REG_SP =	2,	/* Stack pointer */
25 	RV_REG_GP =	3,	/* Global pointer */
26 	RV_REG_TP =	4,	/* Thread pointer */
27 	RV_REG_T0 =	5,	/* Temporaries */
28 	RV_REG_T1 =	6,
29 	RV_REG_T2 =	7,
30 	RV_REG_FP =	8,	/* Saved register/frame pointer */
31 	RV_REG_S1 =	9,	/* Saved register */
32 	RV_REG_A0 =	10,	/* Function argument/return values */
33 	RV_REG_A1 =	11,	/* Function arguments */
34 	RV_REG_A2 =	12,
35 	RV_REG_A3 =	13,
36 	RV_REG_A4 =	14,
37 	RV_REG_A5 =	15,
38 	RV_REG_A6 =	16,
39 	RV_REG_A7 =	17,
40 	RV_REG_S2 =	18,	/* Saved registers */
41 	RV_REG_S3 =	19,
42 	RV_REG_S4 =	20,
43 	RV_REG_S5 =	21,
44 	RV_REG_S6 =	22,
45 	RV_REG_S7 =	23,
46 	RV_REG_S8 =	24,
47 	RV_REG_S9 =	25,
48 	RV_REG_S10 =	26,
49 	RV_REG_S11 =	27,
50 	RV_REG_T3 =	28,	/* Temporaries */
51 	RV_REG_T4 =	29,
52 	RV_REG_T5 =	30,
53 	RV_REG_T6 =	31,
54 };
55 
56 static inline bool is_creg(u8 reg)
57 {
58 	return (1 << reg) & (BIT(RV_REG_FP) |
59 			     BIT(RV_REG_S1) |
60 			     BIT(RV_REG_A0) |
61 			     BIT(RV_REG_A1) |
62 			     BIT(RV_REG_A2) |
63 			     BIT(RV_REG_A3) |
64 			     BIT(RV_REG_A4) |
65 			     BIT(RV_REG_A5));
66 }
67 
68 struct rv_jit_context {
69 	struct bpf_prog *prog;
70 	u16 *insns;		/* RV insns */
71 	int ninsns;
72 	int epilogue_offset;
73 	int *offset;		/* BPF to RV */
74 	unsigned long flags;
75 	int stack_size;
76 };
77 
78 /* Convert from ninsns to bytes. */
79 static inline int ninsns_rvoff(int ninsns)
80 {
81 	return ninsns << 1;
82 }
83 
84 struct rv_jit_data {
85 	struct bpf_binary_header *header;
86 	u8 *image;
87 	struct rv_jit_context ctx;
88 };
89 
90 static inline void bpf_fill_ill_insns(void *area, unsigned int size)
91 {
92 	memset(area, 0, size);
93 }
94 
95 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
96 {
97 	flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
98 }
99 
100 /* Emit a 4-byte riscv instruction. */
101 static inline void emit(const u32 insn, struct rv_jit_context *ctx)
102 {
103 	if (ctx->insns) {
104 		ctx->insns[ctx->ninsns] = insn;
105 		ctx->insns[ctx->ninsns + 1] = (insn >> 16);
106 	}
107 
108 	ctx->ninsns += 2;
109 }
110 
111 /* Emit a 2-byte riscv compressed instruction. */
112 static inline void emitc(const u16 insn, struct rv_jit_context *ctx)
113 {
114 	BUILD_BUG_ON(!rvc_enabled());
115 
116 	if (ctx->insns)
117 		ctx->insns[ctx->ninsns] = insn;
118 
119 	ctx->ninsns++;
120 }
121 
122 static inline int epilogue_offset(struct rv_jit_context *ctx)
123 {
124 	int to = ctx->epilogue_offset, from = ctx->ninsns;
125 
126 	return ninsns_rvoff(to - from);
127 }
128 
129 /* Return -1 or inverted cond. */
130 static inline int invert_bpf_cond(u8 cond)
131 {
132 	switch (cond) {
133 	case BPF_JEQ:
134 		return BPF_JNE;
135 	case BPF_JGT:
136 		return BPF_JLE;
137 	case BPF_JLT:
138 		return BPF_JGE;
139 	case BPF_JGE:
140 		return BPF_JLT;
141 	case BPF_JLE:
142 		return BPF_JGT;
143 	case BPF_JNE:
144 		return BPF_JEQ;
145 	case BPF_JSGT:
146 		return BPF_JSLE;
147 	case BPF_JSLT:
148 		return BPF_JSGE;
149 	case BPF_JSGE:
150 		return BPF_JSLT;
151 	case BPF_JSLE:
152 		return BPF_JSGT;
153 	}
154 	return -1;
155 }
156 
157 static inline bool is_6b_int(long val)
158 {
159 	return -(1L << 5) <= val && val < (1L << 5);
160 }
161 
162 static inline bool is_7b_uint(unsigned long val)
163 {
164 	return val < (1UL << 7);
165 }
166 
167 static inline bool is_8b_uint(unsigned long val)
168 {
169 	return val < (1UL << 8);
170 }
171 
172 static inline bool is_9b_uint(unsigned long val)
173 {
174 	return val < (1UL << 9);
175 }
176 
177 static inline bool is_10b_int(long val)
178 {
179 	return -(1L << 9) <= val && val < (1L << 9);
180 }
181 
182 static inline bool is_10b_uint(unsigned long val)
183 {
184 	return val < (1UL << 10);
185 }
186 
187 static inline bool is_12b_int(long val)
188 {
189 	return -(1L << 11) <= val && val < (1L << 11);
190 }
191 
192 static inline int is_12b_check(int off, int insn)
193 {
194 	if (!is_12b_int(off)) {
195 		pr_err("bpf-jit: insn=%d 12b < offset=%d not supported yet!\n",
196 		       insn, (int)off);
197 		return -1;
198 	}
199 	return 0;
200 }
201 
202 static inline bool is_13b_int(long val)
203 {
204 	return -(1L << 12) <= val && val < (1L << 12);
205 }
206 
207 static inline bool is_21b_int(long val)
208 {
209 	return -(1L << 20) <= val && val < (1L << 20);
210 }
211 
212 static inline int rv_offset(int insn, int off, struct rv_jit_context *ctx)
213 {
214 	int from, to;
215 
216 	off++; /* BPF branch is from PC+1, RV is from PC */
217 	from = (insn > 0) ? ctx->offset[insn - 1] : 0;
218 	to = (insn + off > 0) ? ctx->offset[insn + off - 1] : 0;
219 	return ninsns_rvoff(to - from);
220 }
221 
222 /* Instruction formats. */
223 
224 static inline u32 rv_r_insn(u8 funct7, u8 rs2, u8 rs1, u8 funct3, u8 rd,
225 			    u8 opcode)
226 {
227 	return (funct7 << 25) | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (funct3 << 12) |
228 		(rd << 7) | opcode;
229 }
230 
231 static inline u32 rv_i_insn(u16 imm11_0, u8 rs1, u8 funct3, u8 rd, u8 opcode)
232 {
233 	return (imm11_0 << 20) | (rs1 << 15) | (funct3 << 12) | (rd << 7) |
234 		opcode;
235 }
236 
237 static inline u32 rv_s_insn(u16 imm11_0, u8 rs2, u8 rs1, u8 funct3, u8 opcode)
238 {
239 	u8 imm11_5 = imm11_0 >> 5, imm4_0 = imm11_0 & 0x1f;
240 
241 	return (imm11_5 << 25) | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (funct3 << 12) |
242 		(imm4_0 << 7) | opcode;
243 }
244 
245 static inline u32 rv_b_insn(u16 imm12_1, u8 rs2, u8 rs1, u8 funct3, u8 opcode)
246 {
247 	u8 imm12 = ((imm12_1 & 0x800) >> 5) | ((imm12_1 & 0x3f0) >> 4);
248 	u8 imm4_1 = ((imm12_1 & 0xf) << 1) | ((imm12_1 & 0x400) >> 10);
249 
250 	return (imm12 << 25) | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (funct3 << 12) |
251 		(imm4_1 << 7) | opcode;
252 }
253 
254 static inline u32 rv_u_insn(u32 imm31_12, u8 rd, u8 opcode)
255 {
256 	return (imm31_12 << 12) | (rd << 7) | opcode;
257 }
258 
259 static inline u32 rv_j_insn(u32 imm20_1, u8 rd, u8 opcode)
260 {
261 	u32 imm;
262 
263 	imm = (imm20_1 & 0x80000) | ((imm20_1 & 0x3ff) << 9) |
264 		((imm20_1 & 0x400) >> 2) | ((imm20_1 & 0x7f800) >> 11);
265 
266 	return (imm << 12) | (rd << 7) | opcode;
267 }
268 
269 static inline u32 rv_amo_insn(u8 funct5, u8 aq, u8 rl, u8 rs2, u8 rs1,
270 			      u8 funct3, u8 rd, u8 opcode)
271 {
272 	u8 funct7 = (funct5 << 2) | (aq << 1) | rl;
273 
274 	return rv_r_insn(funct7, rs2, rs1, funct3, rd, opcode);
275 }
276 
277 /* RISC-V compressed instruction formats. */
278 
279 static inline u16 rv_cr_insn(u8 funct4, u8 rd, u8 rs2, u8 op)
280 {
281 	return (funct4 << 12) | (rd << 7) | (rs2 << 2) | op;
282 }
283 
284 static inline u16 rv_ci_insn(u8 funct3, u32 imm6, u8 rd, u8 op)
285 {
286 	u32 imm;
287 
288 	imm = ((imm6 & 0x20) << 7) | ((imm6 & 0x1f) << 2);
289 	return (funct3 << 13) | (rd << 7) | op | imm;
290 }
291 
292 static inline u16 rv_css_insn(u8 funct3, u32 uimm, u8 rs2, u8 op)
293 {
294 	return (funct3 << 13) | (uimm << 7) | (rs2 << 2) | op;
295 }
296 
297 static inline u16 rv_ciw_insn(u8 funct3, u32 uimm, u8 rd, u8 op)
298 {
299 	return (funct3 << 13) | (uimm << 5) | ((rd & 0x7) << 2) | op;
300 }
301 
302 static inline u16 rv_cl_insn(u8 funct3, u32 imm_hi, u8 rs1, u32 imm_lo, u8 rd,
303 			     u8 op)
304 {
305 	return (funct3 << 13) | (imm_hi << 10) | ((rs1 & 0x7) << 7) |
306 		(imm_lo << 5) | ((rd & 0x7) << 2) | op;
307 }
308 
309 static inline u16 rv_cs_insn(u8 funct3, u32 imm_hi, u8 rs1, u32 imm_lo, u8 rs2,
310 			     u8 op)
311 {
312 	return (funct3 << 13) | (imm_hi << 10) | ((rs1 & 0x7) << 7) |
313 		(imm_lo << 5) | ((rs2 & 0x7) << 2) | op;
314 }
315 
316 static inline u16 rv_ca_insn(u8 funct6, u8 rd, u8 funct2, u8 rs2, u8 op)
317 {
318 	return (funct6 << 10) | ((rd & 0x7) << 7) | (funct2 << 5) |
319 		((rs2 & 0x7) << 2) | op;
320 }
321 
322 static inline u16 rv_cb_insn(u8 funct3, u32 imm6, u8 funct2, u8 rd, u8 op)
323 {
324 	u32 imm;
325 
326 	imm = ((imm6 & 0x20) << 7) | ((imm6 & 0x1f) << 2);
327 	return (funct3 << 13) | (funct2 << 10) | ((rd & 0x7) << 7) | op | imm;
328 }
329 
330 /* Instructions shared by both RV32 and RV64. */
331 
332 static inline u32 rv_addi(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
333 {
334 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 0, rd, 0x13);
335 }
336 
337 static inline u32 rv_andi(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
338 {
339 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 7, rd, 0x13);
340 }
341 
342 static inline u32 rv_ori(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
343 {
344 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 6, rd, 0x13);
345 }
346 
347 static inline u32 rv_xori(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
348 {
349 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 4, rd, 0x13);
350 }
351 
352 static inline u32 rv_slli(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
353 {
354 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 1, rd, 0x13);
355 }
356 
357 static inline u32 rv_srli(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
358 {
359 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 5, rd, 0x13);
360 }
361 
362 static inline u32 rv_srai(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
363 {
364 	return rv_i_insn(0x400 | imm11_0, rs1, 5, rd, 0x13);
365 }
366 
367 static inline u32 rv_lui(u8 rd, u32 imm31_12)
368 {
369 	return rv_u_insn(imm31_12, rd, 0x37);
370 }
371 
372 static inline u32 rv_auipc(u8 rd, u32 imm31_12)
373 {
374 	return rv_u_insn(imm31_12, rd, 0x17);
375 }
376 
377 static inline u32 rv_add(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
378 {
379 	return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 0, rd, 0x33);
380 }
381 
382 static inline u32 rv_sub(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
383 {
384 	return rv_r_insn(0x20, rs2, rs1, 0, rd, 0x33);
385 }
386 
387 static inline u32 rv_sltu(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
388 {
389 	return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 3, rd, 0x33);
390 }
391 
392 static inline u32 rv_and(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
393 {
394 	return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 7, rd, 0x33);
395 }
396 
397 static inline u32 rv_or(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
398 {
399 	return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 6, rd, 0x33);
400 }
401 
402 static inline u32 rv_xor(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
403 {
404 	return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 4, rd, 0x33);
405 }
406 
407 static inline u32 rv_sll(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
408 {
409 	return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 1, rd, 0x33);
410 }
411 
412 static inline u32 rv_srl(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
413 {
414 	return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 5, rd, 0x33);
415 }
416 
417 static inline u32 rv_sra(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
418 {
419 	return rv_r_insn(0x20, rs2, rs1, 5, rd, 0x33);
420 }
421 
422 static inline u32 rv_mul(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
423 {
424 	return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 0, rd, 0x33);
425 }
426 
427 static inline u32 rv_mulhu(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
428 {
429 	return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 3, rd, 0x33);
430 }
431 
432 static inline u32 rv_divu(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
433 {
434 	return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 5, rd, 0x33);
435 }
436 
437 static inline u32 rv_remu(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
438 {
439 	return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 7, rd, 0x33);
440 }
441 
442 static inline u32 rv_jal(u8 rd, u32 imm20_1)
443 {
444 	return rv_j_insn(imm20_1, rd, 0x6f);
445 }
446 
447 static inline u32 rv_jalr(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
448 {
449 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 0, rd, 0x67);
450 }
451 
452 static inline u32 rv_beq(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
453 {
454 	return rv_b_insn(imm12_1, rs2, rs1, 0, 0x63);
455 }
456 
457 static inline u32 rv_bne(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
458 {
459 	return rv_b_insn(imm12_1, rs2, rs1, 1, 0x63);
460 }
461 
462 static inline u32 rv_bltu(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
463 {
464 	return rv_b_insn(imm12_1, rs2, rs1, 6, 0x63);
465 }
466 
467 static inline u32 rv_bgtu(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
468 {
469 	return rv_bltu(rs2, rs1, imm12_1);
470 }
471 
472 static inline u32 rv_bgeu(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
473 {
474 	return rv_b_insn(imm12_1, rs2, rs1, 7, 0x63);
475 }
476 
477 static inline u32 rv_bleu(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
478 {
479 	return rv_bgeu(rs2, rs1, imm12_1);
480 }
481 
482 static inline u32 rv_blt(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
483 {
484 	return rv_b_insn(imm12_1, rs2, rs1, 4, 0x63);
485 }
486 
487 static inline u32 rv_bgt(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
488 {
489 	return rv_blt(rs2, rs1, imm12_1);
490 }
491 
492 static inline u32 rv_bge(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
493 {
494 	return rv_b_insn(imm12_1, rs2, rs1, 5, 0x63);
495 }
496 
497 static inline u32 rv_ble(u8 rs1, u8 rs2, u16 imm12_1)
498 {
499 	return rv_bge(rs2, rs1, imm12_1);
500 }
501 
502 static inline u32 rv_lw(u8 rd, u16 imm11_0, u8 rs1)
503 {
504 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 2, rd, 0x03);
505 }
506 
507 static inline u32 rv_lbu(u8 rd, u16 imm11_0, u8 rs1)
508 {
509 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 4, rd, 0x03);
510 }
511 
512 static inline u32 rv_lhu(u8 rd, u16 imm11_0, u8 rs1)
513 {
514 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 5, rd, 0x03);
515 }
516 
517 static inline u32 rv_sb(u8 rs1, u16 imm11_0, u8 rs2)
518 {
519 	return rv_s_insn(imm11_0, rs2, rs1, 0, 0x23);
520 }
521 
522 static inline u32 rv_sh(u8 rs1, u16 imm11_0, u8 rs2)
523 {
524 	return rv_s_insn(imm11_0, rs2, rs1, 1, 0x23);
525 }
526 
527 static inline u32 rv_sw(u8 rs1, u16 imm11_0, u8 rs2)
528 {
529 	return rv_s_insn(imm11_0, rs2, rs1, 2, 0x23);
530 }
531 
532 static inline u32 rv_amoadd_w(u8 rd, u8 rs2, u8 rs1, u8 aq, u8 rl)
533 {
534 	return rv_amo_insn(0, aq, rl, rs2, rs1, 2, rd, 0x2f);
535 }
536 
537 /* RVC instrutions. */
538 
539 static inline u16 rvc_addi4spn(u8 rd, u32 imm10)
540 {
541 	u32 imm;
542 
543 	imm = ((imm10 & 0x30) << 2) | ((imm10 & 0x3c0) >> 4) |
544 		((imm10 & 0x4) >> 1) | ((imm10 & 0x8) >> 3);
545 	return rv_ciw_insn(0x0, imm, rd, 0x0);
546 }
547 
548 static inline u16 rvc_lw(u8 rd, u32 imm7, u8 rs1)
549 {
550 	u32 imm_hi, imm_lo;
551 
552 	imm_hi = (imm7 & 0x38) >> 3;
553 	imm_lo = ((imm7 & 0x4) >> 1) | ((imm7 & 0x40) >> 6);
554 	return rv_cl_insn(0x2, imm_hi, rs1, imm_lo, rd, 0x0);
555 }
556 
557 static inline u16 rvc_sw(u8 rs1, u32 imm7, u8 rs2)
558 {
559 	u32 imm_hi, imm_lo;
560 
561 	imm_hi = (imm7 & 0x38) >> 3;
562 	imm_lo = ((imm7 & 0x4) >> 1) | ((imm7 & 0x40) >> 6);
563 	return rv_cs_insn(0x6, imm_hi, rs1, imm_lo, rs2, 0x0);
564 }
565 
566 static inline u16 rvc_addi(u8 rd, u32 imm6)
567 {
568 	return rv_ci_insn(0, imm6, rd, 0x1);
569 }
570 
571 static inline u16 rvc_li(u8 rd, u32 imm6)
572 {
573 	return rv_ci_insn(0x2, imm6, rd, 0x1);
574 }
575 
576 static inline u16 rvc_addi16sp(u32 imm10)
577 {
578 	u32 imm;
579 
580 	imm = ((imm10 & 0x200) >> 4) | (imm10 & 0x10) | ((imm10 & 0x40) >> 3) |
581 		((imm10 & 0x180) >> 6) | ((imm10 & 0x20) >> 5);
582 	return rv_ci_insn(0x3, imm, RV_REG_SP, 0x1);
583 }
584 
585 static inline u16 rvc_lui(u8 rd, u32 imm6)
586 {
587 	return rv_ci_insn(0x3, imm6, rd, 0x1);
588 }
589 
590 static inline u16 rvc_srli(u8 rd, u32 imm6)
591 {
592 	return rv_cb_insn(0x4, imm6, 0, rd, 0x1);
593 }
594 
595 static inline u16 rvc_srai(u8 rd, u32 imm6)
596 {
597 	return rv_cb_insn(0x4, imm6, 0x1, rd, 0x1);
598 }
599 
600 static inline u16 rvc_andi(u8 rd, u32 imm6)
601 {
602 	return rv_cb_insn(0x4, imm6, 0x2, rd, 0x1);
603 }
604 
605 static inline u16 rvc_sub(u8 rd, u8 rs)
606 {
607 	return rv_ca_insn(0x23, rd, 0, rs, 0x1);
608 }
609 
610 static inline u16 rvc_xor(u8 rd, u8 rs)
611 {
612 	return rv_ca_insn(0x23, rd, 0x1, rs, 0x1);
613 }
614 
615 static inline u16 rvc_or(u8 rd, u8 rs)
616 {
617 	return rv_ca_insn(0x23, rd, 0x2, rs, 0x1);
618 }
619 
620 static inline u16 rvc_and(u8 rd, u8 rs)
621 {
622 	return rv_ca_insn(0x23, rd, 0x3, rs, 0x1);
623 }
624 
625 static inline u16 rvc_slli(u8 rd, u32 imm6)
626 {
627 	return rv_ci_insn(0, imm6, rd, 0x2);
628 }
629 
630 static inline u16 rvc_lwsp(u8 rd, u32 imm8)
631 {
632 	u32 imm;
633 
634 	imm = ((imm8 & 0xc0) >> 6) | (imm8 & 0x3c);
635 	return rv_ci_insn(0x2, imm, rd, 0x2);
636 }
637 
638 static inline u16 rvc_jr(u8 rs1)
639 {
640 	return rv_cr_insn(0x8, rs1, RV_REG_ZERO, 0x2);
641 }
642 
643 static inline u16 rvc_mv(u8 rd, u8 rs)
644 {
645 	return rv_cr_insn(0x8, rd, rs, 0x2);
646 }
647 
648 static inline u16 rvc_jalr(u8 rs1)
649 {
650 	return rv_cr_insn(0x9, rs1, RV_REG_ZERO, 0x2);
651 }
652 
653 static inline u16 rvc_add(u8 rd, u8 rs)
654 {
655 	return rv_cr_insn(0x9, rd, rs, 0x2);
656 }
657 
658 static inline u16 rvc_swsp(u32 imm8, u8 rs2)
659 {
660 	u32 imm;
661 
662 	imm = (imm8 & 0x3c) | ((imm8 & 0xc0) >> 6);
663 	return rv_css_insn(0x6, imm, rs2, 0x2);
664 }
665 
666 /*
667  * RV64-only instructions.
668  *
669  * These instructions are not available on RV32.  Wrap them below a #if to
670  * ensure that the RV32 JIT doesn't emit any of these instructions.
671  */
672 
673 #if __riscv_xlen == 64
674 
675 static inline u32 rv_addiw(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
676 {
677 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 0, rd, 0x1b);
678 }
679 
680 static inline u32 rv_slliw(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
681 {
682 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 1, rd, 0x1b);
683 }
684 
685 static inline u32 rv_srliw(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
686 {
687 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 5, rd, 0x1b);
688 }
689 
690 static inline u32 rv_sraiw(u8 rd, u8 rs1, u16 imm11_0)
691 {
692 	return rv_i_insn(0x400 | imm11_0, rs1, 5, rd, 0x1b);
693 }
694 
695 static inline u32 rv_addw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
696 {
697 	return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 0, rd, 0x3b);
698 }
699 
700 static inline u32 rv_subw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
701 {
702 	return rv_r_insn(0x20, rs2, rs1, 0, rd, 0x3b);
703 }
704 
705 static inline u32 rv_sllw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
706 {
707 	return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 1, rd, 0x3b);
708 }
709 
710 static inline u32 rv_srlw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
711 {
712 	return rv_r_insn(0, rs2, rs1, 5, rd, 0x3b);
713 }
714 
715 static inline u32 rv_sraw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
716 {
717 	return rv_r_insn(0x20, rs2, rs1, 5, rd, 0x3b);
718 }
719 
720 static inline u32 rv_mulw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
721 {
722 	return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 0, rd, 0x3b);
723 }
724 
725 static inline u32 rv_divuw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
726 {
727 	return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 5, rd, 0x3b);
728 }
729 
730 static inline u32 rv_remuw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2)
731 {
732 	return rv_r_insn(1, rs2, rs1, 7, rd, 0x3b);
733 }
734 
735 static inline u32 rv_ld(u8 rd, u16 imm11_0, u8 rs1)
736 {
737 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 3, rd, 0x03);
738 }
739 
740 static inline u32 rv_lwu(u8 rd, u16 imm11_0, u8 rs1)
741 {
742 	return rv_i_insn(imm11_0, rs1, 6, rd, 0x03);
743 }
744 
745 static inline u32 rv_sd(u8 rs1, u16 imm11_0, u8 rs2)
746 {
747 	return rv_s_insn(imm11_0, rs2, rs1, 3, 0x23);
748 }
749 
750 static inline u32 rv_amoadd_d(u8 rd, u8 rs2, u8 rs1, u8 aq, u8 rl)
751 {
752 	return rv_amo_insn(0, aq, rl, rs2, rs1, 3, rd, 0x2f);
753 }
754 
755 /* RV64-only RVC instructions. */
756 
757 static inline u16 rvc_ld(u8 rd, u32 imm8, u8 rs1)
758 {
759 	u32 imm_hi, imm_lo;
760 
761 	imm_hi = (imm8 & 0x38) >> 3;
762 	imm_lo = (imm8 & 0xc0) >> 6;
763 	return rv_cl_insn(0x3, imm_hi, rs1, imm_lo, rd, 0x0);
764 }
765 
766 static inline u16 rvc_sd(u8 rs1, u32 imm8, u8 rs2)
767 {
768 	u32 imm_hi, imm_lo;
769 
770 	imm_hi = (imm8 & 0x38) >> 3;
771 	imm_lo = (imm8 & 0xc0) >> 6;
772 	return rv_cs_insn(0x7, imm_hi, rs1, imm_lo, rs2, 0x0);
773 }
774 
775 static inline u16 rvc_subw(u8 rd, u8 rs)
776 {
777 	return rv_ca_insn(0x27, rd, 0, rs, 0x1);
778 }
779 
780 static inline u16 rvc_addiw(u8 rd, u32 imm6)
781 {
782 	return rv_ci_insn(0x1, imm6, rd, 0x1);
783 }
784 
785 static inline u16 rvc_ldsp(u8 rd, u32 imm9)
786 {
787 	u32 imm;
788 
789 	imm = ((imm9 & 0x1c0) >> 6) | (imm9 & 0x38);
790 	return rv_ci_insn(0x3, imm, rd, 0x2);
791 }
792 
793 static inline u16 rvc_sdsp(u32 imm9, u8 rs2)
794 {
795 	u32 imm;
796 
797 	imm = (imm9 & 0x38) | ((imm9 & 0x1c0) >> 6);
798 	return rv_css_insn(0x7, imm, rs2, 0x2);
799 }
800 
801 #endif /* __riscv_xlen == 64 */
802 
803 /* Helper functions that emit RVC instructions when possible. */
804 
805 static inline void emit_jalr(u8 rd, u8 rs, s32 imm, struct rv_jit_context *ctx)
806 {
807 	if (rvc_enabled() && rd == RV_REG_RA && rs && !imm)
808 		emitc(rvc_jalr(rs), ctx);
809 	else if (rvc_enabled() && !rd && rs && !imm)
810 		emitc(rvc_jr(rs), ctx);
811 	else
812 		emit(rv_jalr(rd, rs, imm), ctx);
813 }
814 
815 static inline void emit_mv(u8 rd, u8 rs, struct rv_jit_context *ctx)
816 {
817 	if (rvc_enabled() && rd && rs)
818 		emitc(rvc_mv(rd, rs), ctx);
819 	else
820 		emit(rv_addi(rd, rs, 0), ctx);
821 }
822 
823 static inline void emit_add(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2, struct rv_jit_context *ctx)
824 {
825 	if (rvc_enabled() && rd && rd == rs1 && rs2)
826 		emitc(rvc_add(rd, rs2), ctx);
827 	else
828 		emit(rv_add(rd, rs1, rs2), ctx);
829 }
830 
831 static inline void emit_addi(u8 rd, u8 rs, s32 imm, struct rv_jit_context *ctx)
832 {
833 	if (rvc_enabled() && rd == RV_REG_SP && rd == rs && is_10b_int(imm) && imm && !(imm & 0xf))
834 		emitc(rvc_addi16sp(imm), ctx);
835 	else if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && rs == RV_REG_SP && is_10b_uint(imm) &&
836 		 !(imm & 0x3) && imm)
837 		emitc(rvc_addi4spn(rd, imm), ctx);
838 	else if (rvc_enabled() && rd && rd == rs && imm && is_6b_int(imm))
839 		emitc(rvc_addi(rd, imm), ctx);
840 	else
841 		emit(rv_addi(rd, rs, imm), ctx);
842 }
843 
844 static inline void emit_li(u8 rd, s32 imm, struct rv_jit_context *ctx)
845 {
846 	if (rvc_enabled() && rd && is_6b_int(imm))
847 		emitc(rvc_li(rd, imm), ctx);
848 	else
849 		emit(rv_addi(rd, RV_REG_ZERO, imm), ctx);
850 }
851 
852 static inline void emit_lui(u8 rd, s32 imm, struct rv_jit_context *ctx)
853 {
854 	if (rvc_enabled() && rd && rd != RV_REG_SP && is_6b_int(imm) && imm)
855 		emitc(rvc_lui(rd, imm), ctx);
856 	else
857 		emit(rv_lui(rd, imm), ctx);
858 }
859 
860 static inline void emit_slli(u8 rd, u8 rs, s32 imm, struct rv_jit_context *ctx)
861 {
862 	if (rvc_enabled() && rd && rd == rs && imm && (u32)imm < __riscv_xlen)
863 		emitc(rvc_slli(rd, imm), ctx);
864 	else
865 		emit(rv_slli(rd, rs, imm), ctx);
866 }
867 
868 static inline void emit_andi(u8 rd, u8 rs, s32 imm, struct rv_jit_context *ctx)
869 {
870 	if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && rd == rs && is_6b_int(imm))
871 		emitc(rvc_andi(rd, imm), ctx);
872 	else
873 		emit(rv_andi(rd, rs, imm), ctx);
874 }
875 
876 static inline void emit_srli(u8 rd, u8 rs, s32 imm, struct rv_jit_context *ctx)
877 {
878 	if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && rd == rs && imm && (u32)imm < __riscv_xlen)
879 		emitc(rvc_srli(rd, imm), ctx);
880 	else
881 		emit(rv_srli(rd, rs, imm), ctx);
882 }
883 
884 static inline void emit_srai(u8 rd, u8 rs, s32 imm, struct rv_jit_context *ctx)
885 {
886 	if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && rd == rs && imm && (u32)imm < __riscv_xlen)
887 		emitc(rvc_srai(rd, imm), ctx);
888 	else
889 		emit(rv_srai(rd, rs, imm), ctx);
890 }
891 
892 static inline void emit_sub(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2, struct rv_jit_context *ctx)
893 {
894 	if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && rd == rs1 && is_creg(rs2))
895 		emitc(rvc_sub(rd, rs2), ctx);
896 	else
897 		emit(rv_sub(rd, rs1, rs2), ctx);
898 }
899 
900 static inline void emit_or(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2, struct rv_jit_context *ctx)
901 {
902 	if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && rd == rs1 && is_creg(rs2))
903 		emitc(rvc_or(rd, rs2), ctx);
904 	else
905 		emit(rv_or(rd, rs1, rs2), ctx);
906 }
907 
908 static inline void emit_and(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2, struct rv_jit_context *ctx)
909 {
910 	if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && rd == rs1 && is_creg(rs2))
911 		emitc(rvc_and(rd, rs2), ctx);
912 	else
913 		emit(rv_and(rd, rs1, rs2), ctx);
914 }
915 
916 static inline void emit_xor(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2, struct rv_jit_context *ctx)
917 {
918 	if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && rd == rs1 && is_creg(rs2))
919 		emitc(rvc_xor(rd, rs2), ctx);
920 	else
921 		emit(rv_xor(rd, rs1, rs2), ctx);
922 }
923 
924 static inline void emit_lw(u8 rd, s32 off, u8 rs1, struct rv_jit_context *ctx)
925 {
926 	if (rvc_enabled() && rs1 == RV_REG_SP && rd && is_8b_uint(off) && !(off & 0x3))
927 		emitc(rvc_lwsp(rd, off), ctx);
928 	else if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && is_creg(rs1) && is_7b_uint(off) && !(off & 0x3))
929 		emitc(rvc_lw(rd, off, rs1), ctx);
930 	else
931 		emit(rv_lw(rd, off, rs1), ctx);
932 }
933 
934 static inline void emit_sw(u8 rs1, s32 off, u8 rs2, struct rv_jit_context *ctx)
935 {
936 	if (rvc_enabled() && rs1 == RV_REG_SP && is_8b_uint(off) && !(off & 0x3))
937 		emitc(rvc_swsp(off, rs2), ctx);
938 	else if (rvc_enabled() && is_creg(rs1) && is_creg(rs2) && is_7b_uint(off) && !(off & 0x3))
939 		emitc(rvc_sw(rs1, off, rs2), ctx);
940 	else
941 		emit(rv_sw(rs1, off, rs2), ctx);
942 }
943 
944 /* RV64-only helper functions. */
945 #if __riscv_xlen == 64
946 
947 static inline void emit_addiw(u8 rd, u8 rs, s32 imm, struct rv_jit_context *ctx)
948 {
949 	if (rvc_enabled() && rd && rd == rs && is_6b_int(imm))
950 		emitc(rvc_addiw(rd, imm), ctx);
951 	else
952 		emit(rv_addiw(rd, rs, imm), ctx);
953 }
954 
955 static inline void emit_ld(u8 rd, s32 off, u8 rs1, struct rv_jit_context *ctx)
956 {
957 	if (rvc_enabled() && rs1 == RV_REG_SP && rd && is_9b_uint(off) && !(off & 0x7))
958 		emitc(rvc_ldsp(rd, off), ctx);
959 	else if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && is_creg(rs1) && is_8b_uint(off) && !(off & 0x7))
960 		emitc(rvc_ld(rd, off, rs1), ctx);
961 	else
962 		emit(rv_ld(rd, off, rs1), ctx);
963 }
964 
965 static inline void emit_sd(u8 rs1, s32 off, u8 rs2, struct rv_jit_context *ctx)
966 {
967 	if (rvc_enabled() && rs1 == RV_REG_SP && is_9b_uint(off) && !(off & 0x7))
968 		emitc(rvc_sdsp(off, rs2), ctx);
969 	else if (rvc_enabled() && is_creg(rs1) && is_creg(rs2) && is_8b_uint(off) && !(off & 0x7))
970 		emitc(rvc_sd(rs1, off, rs2), ctx);
971 	else
972 		emit(rv_sd(rs1, off, rs2), ctx);
973 }
974 
975 static inline void emit_subw(u8 rd, u8 rs1, u8 rs2, struct rv_jit_context *ctx)
976 {
977 	if (rvc_enabled() && is_creg(rd) && rd == rs1 && is_creg(rs2))
978 		emitc(rvc_subw(rd, rs2), ctx);
979 	else
980 		emit(rv_subw(rd, rs1, rs2), ctx);
981 }
982 
983 #endif /* __riscv_xlen == 64 */
984 
985 void bpf_jit_build_prologue(struct rv_jit_context *ctx);
986 void bpf_jit_build_epilogue(struct rv_jit_context *ctx);
987 
988 int bpf_jit_emit_insn(const struct bpf_insn *insn, struct rv_jit_context *ctx,
989 		      bool extra_pass);
990 
991 #endif /* _BPF_JIT_H */
992