]> Git Repo - linux.git/blob - tools/lib/bpf/btf.c
scsi: ibmvfc: Complete commands outside the host/queue lock
[linux.git] / tools / lib / bpf / btf.c
1 // SPDX-License-Identifier: (LGPL-2.1 OR BSD-2-Clause)
2 /* Copyright (c) 2018 Facebook */
3
4 #include <byteswap.h>
5 #include <endian.h>
6 #include <stdio.h>
7 #include <stdlib.h>
8 #include <string.h>
9 #include <fcntl.h>
10 #include <unistd.h>
11 #include <errno.h>
12 #include <sys/utsname.h>
13 #include <sys/param.h>
14 #include <sys/stat.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/err.h>
17 #include <linux/btf.h>
18 #include <gelf.h>
19 #include "btf.h"
20 #include "bpf.h"
21 #include "libbpf.h"
22 #include "libbpf_internal.h"
23 #include "hashmap.h"
24
25 #define BTF_MAX_NR_TYPES 0x7fffffffU
26 #define BTF_MAX_STR_OFFSET 0x7fffffffU
27
28 static struct btf_type btf_void;
29
30 struct btf {
31         /* raw BTF data in native endianness */
32         void *raw_data;
33         /* raw BTF data in non-native endianness */
34         void *raw_data_swapped;
35         __u32 raw_size;
36         /* whether target endianness differs from the native one */
37         bool swapped_endian;
38
39         /*
40          * When BTF is loaded from an ELF or raw memory it is stored
41          * in a contiguous memory block. The hdr, type_data, and, strs_data
42          * point inside that memory region to their respective parts of BTF
43          * representation:
44          *
45          * +--------------------------------+
46          * |  Header  |  Types  |  Strings  |
47          * +--------------------------------+
48          * ^          ^         ^
49          * |          |         |
50          * hdr        |         |
51          * types_data-+         |
52          * strs_data------------+
53          *
54          * If BTF data is later modified, e.g., due to types added or
55          * removed, BTF deduplication performed, etc, this contiguous
56          * representation is broken up into three independently allocated
57          * memory regions to be able to modify them independently.
58          * raw_data is nulled out at that point, but can be later allocated
59          * and cached again if user calls btf__get_raw_data(), at which point
60          * raw_data will contain a contiguous copy of header, types, and
61          * strings:
62          *
63          * +----------+  +---------+  +-----------+
64          * |  Header  |  |  Types  |  |  Strings  |
65          * +----------+  +---------+  +-----------+
66          * ^             ^            ^
67          * |             |            |
68          * hdr           |            |
69          * types_data----+            |
70          * strs_data------------------+
71          *
72          *               +----------+---------+-----------+
73          *               |  Header  |  Types  |  Strings  |
74          * raw_data----->+----------+---------+-----------+
75          */
76         struct btf_header *hdr;
77
78         void *types_data;
79         size_t types_data_cap; /* used size stored in hdr->type_len */
80
81         /* type ID to `struct btf_type *` lookup index
82          * type_offs[0] corresponds to the first non-VOID type:
83          *   - for base BTF it's type [1];
84          *   - for split BTF it's the first non-base BTF type.
85          */
86         __u32 *type_offs;
87         size_t type_offs_cap;
88         /* number of types in this BTF instance:
89          *   - doesn't include special [0] void type;
90          *   - for split BTF counts number of types added on top of base BTF.
91          */
92         __u32 nr_types;
93         /* if not NULL, points to the base BTF on top of which the current
94          * split BTF is based
95          */
96         struct btf *base_btf;
97         /* BTF type ID of the first type in this BTF instance:
98          *   - for base BTF it's equal to 1;
99          *   - for split BTF it's equal to biggest type ID of base BTF plus 1.
100          */
101         int start_id;
102         /* logical string offset of this BTF instance:
103          *   - for base BTF it's equal to 0;
104          *   - for split BTF it's equal to total size of base BTF's string section size.
105          */
106         int start_str_off;
107
108         void *strs_data;
109         size_t strs_data_cap; /* used size stored in hdr->str_len */
110
111         /* lookup index for each unique string in strings section */
112         struct hashmap *strs_hash;
113         /* whether strings are already deduplicated */
114         bool strs_deduped;
115         /* extra indirection layer to make strings hashmap work with stable
116          * string offsets and ability to transparently choose between
117          * btf->strs_data or btf_dedup->strs_data as a source of strings.
118          * This is used for BTF strings dedup to transfer deduplicated strings
119          * data back to struct btf without re-building strings index.
120          */
121         void **strs_data_ptr;
122
123         /* BTF object FD, if loaded into kernel */
124         int fd;
125
126         /* Pointer size (in bytes) for a target architecture of this BTF */
127         int ptr_sz;
128 };
129
130 static inline __u64 ptr_to_u64(const void *ptr)
131 {
132         return (__u64) (unsigned long) ptr;
133 }
134
135 /* Ensure given dynamically allocated memory region pointed to by *data* with
136  * capacity of *cap_cnt* elements each taking *elem_sz* bytes has enough
137  * memory to accomodate *add_cnt* new elements, assuming *cur_cnt* elements
138  * are already used. At most *max_cnt* elements can be ever allocated.
139  * If necessary, memory is reallocated and all existing data is copied over,
140  * new pointer to the memory region is stored at *data, new memory region
141  * capacity (in number of elements) is stored in *cap.
142  * On success, memory pointer to the beginning of unused memory is returned.
143  * On error, NULL is returned.
144  */
145 void *btf_add_mem(void **data, size_t *cap_cnt, size_t elem_sz,
146                   size_t cur_cnt, size_t max_cnt, size_t add_cnt)
147 {
148         size_t new_cnt;
149         void *new_data;
150
151         if (cur_cnt + add_cnt <= *cap_cnt)
152                 return *data + cur_cnt * elem_sz;
153
154         /* requested more than the set limit */
155         if (cur_cnt + add_cnt > max_cnt)
156                 return NULL;
157
158         new_cnt = *cap_cnt;
159         new_cnt += new_cnt / 4;           /* expand by 25% */
160         if (new_cnt < 16)                 /* but at least 16 elements */
161                 new_cnt = 16;
162         if (new_cnt > max_cnt)            /* but not exceeding a set limit */
163                 new_cnt = max_cnt;
164         if (new_cnt < cur_cnt + add_cnt)  /* also ensure we have enough memory */
165                 new_cnt = cur_cnt + add_cnt;
166
167         new_data = libbpf_reallocarray(*data, new_cnt, elem_sz);
168         if (!new_data)
169                 return NULL;
170
171         /* zero out newly allocated portion of memory */
172         memset(new_data + (*cap_cnt) * elem_sz, 0, (new_cnt - *cap_cnt) * elem_sz);
173
174         *data = new_data;
175         *cap_cnt = new_cnt;
176         return new_data + cur_cnt * elem_sz;
177 }
178
179 /* Ensure given dynamically allocated memory region has enough allocated space
180  * to accommodate *need_cnt* elements of size *elem_sz* bytes each
181  */
182 int btf_ensure_mem(void **data, size_t *cap_cnt, size_t elem_sz, size_t need_cnt)
183 {
184         void *p;
185
186         if (need_cnt <= *cap_cnt)
187                 return 0;
188
189         p = btf_add_mem(data, cap_cnt, elem_sz, *cap_cnt, SIZE_MAX, need_cnt - *cap_cnt);
190         if (!p)
191                 return -ENOMEM;
192
193         return 0;
194 }
195
196 static int btf_add_type_idx_entry(struct btf *btf, __u32 type_off)
197 {
198         __u32 *p;
199
200         p = btf_add_mem((void **)&btf->type_offs, &btf->type_offs_cap, sizeof(__u32),
201                         btf->nr_types, BTF_MAX_NR_TYPES, 1);
202         if (!p)
203                 return -ENOMEM;
204
205         *p = type_off;
206         return 0;
207 }
208
209 static void btf_bswap_hdr(struct btf_header *h)
210 {
211         h->magic = bswap_16(h->magic);
212         h->hdr_len = bswap_32(h->hdr_len);
213         h->type_off = bswap_32(h->type_off);
214         h->type_len = bswap_32(h->type_len);
215         h->str_off = bswap_32(h->str_off);
216         h->str_len = bswap_32(h->str_len);
217 }
218
219 static int btf_parse_hdr(struct btf *btf)
220 {
221         struct btf_header *hdr = btf->hdr;
222         __u32 meta_left;
223
224         if (btf->raw_size < sizeof(struct btf_header)) {
225                 pr_debug("BTF header not found\n");
226                 return -EINVAL;
227         }
228
229         if (hdr->magic == bswap_16(BTF_MAGIC)) {
230                 btf->swapped_endian = true;
231                 if (bswap_32(hdr->hdr_len) != sizeof(struct btf_header)) {
232                         pr_warn("Can't load BTF with non-native endianness due to unsupported header length %u\n",
233                                 bswap_32(hdr->hdr_len));
234                         return -ENOTSUP;
235                 }
236                 btf_bswap_hdr(hdr);
237         } else if (hdr->magic != BTF_MAGIC) {
238                 pr_debug("Invalid BTF magic:%x\n", hdr->magic);
239                 return -EINVAL;
240         }
241
242         meta_left = btf->raw_size - sizeof(*hdr);
243         if (!meta_left) {
244                 pr_debug("BTF has no data\n");
245                 return -EINVAL;
246         }
247
248         if (meta_left < hdr->str_off + hdr->str_len) {
249                 pr_debug("Invalid BTF total size:%u\n", btf->raw_size);
250                 return -EINVAL;
251         }
252
253         if (hdr->type_off + hdr->type_len > hdr->str_off) {
254                 pr_debug("Invalid BTF data sections layout: type data at %u + %u, strings data at %u + %u\n",
255                          hdr->type_off, hdr->type_len, hdr->str_off, hdr->str_len);
256                 return -EINVAL;
257         }
258
259         if (hdr->type_off % 4) {
260                 pr_debug("BTF type section is not aligned to 4 bytes\n");
261                 return -EINVAL;
262         }
263
264         return 0;
265 }
266
267 static int btf_parse_str_sec(struct btf *btf)
268 {
269         const struct btf_header *hdr = btf->hdr;
270         const char *start = btf->strs_data;
271         const char *end = start + btf->hdr->str_len;
272
273         if (btf->base_btf && hdr->str_len == 0)
274                 return 0;
275         if (!hdr->str_len || hdr->str_len - 1 > BTF_MAX_STR_OFFSET || end[-1]) {
276                 pr_debug("Invalid BTF string section\n");
277                 return -EINVAL;
278         }
279         if (!btf->base_btf && start[0]) {
280                 pr_debug("Invalid BTF string section\n");
281                 return -EINVAL;
282         }
283         return 0;
284 }
285
286 static int btf_type_size(const struct btf_type *t)
287 {
288         const int base_size = sizeof(struct btf_type);
289         __u16 vlen = btf_vlen(t);
290
291         switch (btf_kind(t)) {
292         case BTF_KIND_FWD:
293         case BTF_KIND_CONST:
294         case BTF_KIND_VOLATILE:
295         case BTF_KIND_RESTRICT:
296         case BTF_KIND_PTR:
297         case BTF_KIND_TYPEDEF:
298         case BTF_KIND_FUNC:
299                 return base_size;
300         case BTF_KIND_INT:
301                 return base_size + sizeof(__u32);
302         case BTF_KIND_ENUM:
303                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_enum);
304         case BTF_KIND_ARRAY:
305                 return base_size + sizeof(struct btf_array);
306         case BTF_KIND_STRUCT:
307         case BTF_KIND_UNION:
308                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_member);
309         case BTF_KIND_FUNC_PROTO:
310                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_param);
311         case BTF_KIND_VAR:
312                 return base_size + sizeof(struct btf_var);
313         case BTF_KIND_DATASEC:
314                 return base_size + vlen * sizeof(struct btf_var_secinfo);
315         default:
316                 pr_debug("Unsupported BTF_KIND:%u\n", btf_kind(t));
317                 return -EINVAL;
318         }
319 }
320
321 static void btf_bswap_type_base(struct btf_type *t)
322 {
323         t->name_off = bswap_32(t->name_off);
324         t->info = bswap_32(t->info);
325         t->type = bswap_32(t->type);
326 }
327
328 static int btf_bswap_type_rest(struct btf_type *t)
329 {
330         struct btf_var_secinfo *v;
331         struct btf_member *m;
332         struct btf_array *a;
333         struct btf_param *p;
334         struct btf_enum *e;
335         __u16 vlen = btf_vlen(t);
336         int i;
337
338         switch (btf_kind(t)) {
339         case BTF_KIND_FWD:
340         case BTF_KIND_CONST:
341         case BTF_KIND_VOLATILE:
342         case BTF_KIND_RESTRICT:
343         case BTF_KIND_PTR:
344         case BTF_KIND_TYPEDEF:
345         case BTF_KIND_FUNC:
346                 return 0;
347         case BTF_KIND_INT:
348                 *(__u32 *)(t + 1) = bswap_32(*(__u32 *)(t + 1));
349                 return 0;
350         case BTF_KIND_ENUM:
351                 for (i = 0, e = btf_enum(t); i < vlen; i++, e++) {
352                         e->name_off = bswap_32(e->name_off);
353                         e->val = bswap_32(e->val);
354                 }
355                 return 0;
356         case BTF_KIND_ARRAY:
357                 a = btf_array(t);
358                 a->type = bswap_32(a->type);
359                 a->index_type = bswap_32(a->index_type);
360                 a->nelems = bswap_32(a->nelems);
361                 return 0;
362         case BTF_KIND_STRUCT:
363         case BTF_KIND_UNION:
364                 for (i = 0, m = btf_members(t); i < vlen; i++, m++) {
365                         m->name_off = bswap_32(m->name_off);
366                         m->type = bswap_32(m->type);
367                         m->offset = bswap_32(m->offset);
368                 }
369                 return 0;
370         case BTF_KIND_FUNC_PROTO:
371                 for (i = 0, p = btf_params(t); i < vlen; i++, p++) {
372                         p->name_off = bswap_32(p->name_off);
373                         p->type = bswap_32(p->type);
374                 }
375                 return 0;
376         case BTF_KIND_VAR:
377                 btf_var(t)->linkage = bswap_32(btf_var(t)->linkage);
378                 return 0;
379         case BTF_KIND_DATASEC:
380                 for (i = 0, v = btf_var_secinfos(t); i < vlen; i++, v++) {
381                         v->type = bswap_32(v->type);
382                         v->offset = bswap_32(v->offset);
383                         v->size = bswap_32(v->size);
384                 }
385                 return 0;
386         default:
387                 pr_debug("Unsupported BTF_KIND:%u\n", btf_kind(t));
388                 return -EINVAL;
389         }
390 }
391
392 static int btf_parse_type_sec(struct btf *btf)
393 {
394         struct btf_header *hdr = btf->hdr;
395         void *next_type = btf->types_data;
396         void *end_type = next_type + hdr->type_len;
397         int err, type_size;
398
399         while (next_type + sizeof(struct btf_type) <= end_type) {
400                 if (btf->swapped_endian)
401                         btf_bswap_type_base(next_type);
402
403                 type_size = btf_type_size(next_type);
404                 if (type_size < 0)
405                         return type_size;
406                 if (next_type + type_size > end_type) {
407                         pr_warn("BTF type [%d] is malformed\n", btf->start_id + btf->nr_types);
408                         return -EINVAL;
409                 }
410
411                 if (btf->swapped_endian && btf_bswap_type_rest(next_type))
412                         return -EINVAL;
413
414                 err = btf_add_type_idx_entry(btf, next_type - btf->types_data);
415                 if (err)
416                         return err;
417
418                 next_type += type_size;
419                 btf->nr_types++;
420         }
421
422         if (next_type != end_type) {
423                 pr_warn("BTF types data is malformed\n");
424                 return -EINVAL;
425         }
426
427         return 0;
428 }
429
430 __u32 btf__get_nr_types(const struct btf *btf)
431 {
432         return btf->start_id + btf->nr_types - 1;
433 }
434
435 const struct btf *btf__base_btf(const struct btf *btf)
436 {
437         return btf->base_btf;
438 }
439
440 /* internal helper returning non-const pointer to a type */
441 static struct btf_type *btf_type_by_id(struct btf *btf, __u32 type_id)
442 {
443         if (type_id == 0)
444                 return &btf_void;
445         if (type_id < btf->start_id)
446                 return btf_type_by_id(btf->base_btf, type_id);
447         return btf->types_data + btf->type_offs[type_id - btf->start_id];
448 }
449
450 const struct btf_type *btf__type_by_id(const struct btf *btf, __u32 type_id)
451 {
452         if (type_id >= btf->start_id + btf->nr_types)
453                 return NULL;
454         return btf_type_by_id((struct btf *)btf, type_id);
455 }
456
457 static int determine_ptr_size(const struct btf *btf)
458 {
459         const struct btf_type *t;
460         const char *name;
461         int i, n;
462
463         if (btf->base_btf && btf->base_btf->ptr_sz > 0)
464                 return btf->base_btf->ptr_sz;
465
466         n = btf__get_nr_types(btf);
467         for (i = 1; i <= n; i++) {
468                 t = btf__type_by_id(btf, i);
469                 if (!btf_is_int(t))
470                         continue;
471
472                 name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
473                 if (!name)
474                         continue;
475
476                 if (strcmp(name, "long int") == 0 ||
477                     strcmp(name, "long unsigned int") == 0) {
478                         if (t->size != 4 && t->size != 8)
479                                 continue;
480                         return t->size;
481                 }
482         }
483
484         return -1;
485 }
486
487 static size_t btf_ptr_sz(const struct btf *btf)
488 {
489         if (!btf->ptr_sz)
490                 ((struct btf *)btf)->ptr_sz = determine_ptr_size(btf);
491         return btf->ptr_sz < 0 ? sizeof(void *) : btf->ptr_sz;
492 }
493
494 /* Return pointer size this BTF instance assumes. The size is heuristically
495  * determined by looking for 'long' or 'unsigned long' integer type and
496  * recording its size in bytes. If BTF type information doesn't have any such
497  * type, this function returns 0. In the latter case, native architecture's
498  * pointer size is assumed, so will be either 4 or 8, depending on
499  * architecture that libbpf was compiled for. It's possible to override
500  * guessed value by using btf__set_pointer_size() API.
501  */
502 size_t btf__pointer_size(const struct btf *btf)
503 {
504         if (!btf->ptr_sz)
505                 ((struct btf *)btf)->ptr_sz = determine_ptr_size(btf);
506
507         if (btf->ptr_sz < 0)
508                 /* not enough BTF type info to guess */
509                 return 0;
510
511         return btf->ptr_sz;
512 }
513
514 /* Override or set pointer size in bytes. Only values of 4 and 8 are
515  * supported.
516  */
517 int btf__set_pointer_size(struct btf *btf, size_t ptr_sz)
518 {
519         if (ptr_sz != 4 && ptr_sz != 8)
520                 return -EINVAL;
521         btf->ptr_sz = ptr_sz;
522         return 0;
523 }
524
525 static bool is_host_big_endian(void)
526 {
527 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
528         return false;
529 #elif __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
530         return true;
531 #else
532 # error "Unrecognized __BYTE_ORDER__"
533 #endif
534 }
535
536 enum btf_endianness btf__endianness(const struct btf *btf)
537 {
538         if (is_host_big_endian())
539                 return btf->swapped_endian ? BTF_LITTLE_ENDIAN : BTF_BIG_ENDIAN;
540         else
541                 return btf->swapped_endian ? BTF_BIG_ENDIAN : BTF_LITTLE_ENDIAN;
542 }
543
544 int btf__set_endianness(struct btf *btf, enum btf_endianness endian)
545 {
546         if (endian != BTF_LITTLE_ENDIAN && endian != BTF_BIG_ENDIAN)
547                 return -EINVAL;
548
549         btf->swapped_endian = is_host_big_endian() != (endian == BTF_BIG_ENDIAN);
550         if (!btf->swapped_endian) {
551                 free(btf->raw_data_swapped);
552                 btf->raw_data_swapped = NULL;
553         }
554         return 0;
555 }
556
557 static bool btf_type_is_void(const struct btf_type *t)
558 {
559         return t == &btf_void || btf_is_fwd(t);
560 }
561
562 static bool btf_type_is_void_or_null(const struct btf_type *t)
563 {
564         return !t || btf_type_is_void(t);
565 }
566
567 #define MAX_RESOLVE_DEPTH 32
568
569 __s64 btf__resolve_size(const struct btf *btf, __u32 type_id)
570 {
571         const struct btf_array *array;
572         const struct btf_type *t;
573         __u32 nelems = 1;
574         __s64 size = -1;
575         int i;
576
577         t = btf__type_by_id(btf, type_id);
578         for (i = 0; i < MAX_RESOLVE_DEPTH && !btf_type_is_void_or_null(t);
579              i++) {
580                 switch (btf_kind(t)) {
581                 case BTF_KIND_INT:
582                 case BTF_KIND_STRUCT:
583                 case BTF_KIND_UNION:
584                 case BTF_KIND_ENUM:
585                 case BTF_KIND_DATASEC:
586                         size = t->size;
587                         goto done;
588                 case BTF_KIND_PTR:
589                         size = btf_ptr_sz(btf);
590                         goto done;
591                 case BTF_KIND_TYPEDEF:
592                 case BTF_KIND_VOLATILE:
593                 case BTF_KIND_CONST:
594                 case BTF_KIND_RESTRICT:
595                 case BTF_KIND_VAR:
596                         type_id = t->type;
597                         break;
598                 case BTF_KIND_ARRAY:
599                         array = btf_array(t);
600                         if (nelems && array->nelems > UINT32_MAX / nelems)
601                                 return -E2BIG;
602                         nelems *= array->nelems;
603                         type_id = array->type;
604                         break;
605                 default:
606                         return -EINVAL;
607                 }
608
609                 t = btf__type_by_id(btf, type_id);
610         }
611
612 done:
613         if (size < 0)
614                 return -EINVAL;
615         if (nelems && size > UINT32_MAX / nelems)
616                 return -E2BIG;
617
618         return nelems * size;
619 }
620
621 int btf__align_of(const struct btf *btf, __u32 id)
622 {
623         const struct btf_type *t = btf__type_by_id(btf, id);
624         __u16 kind = btf_kind(t);
625
626         switch (kind) {
627         case BTF_KIND_INT:
628         case BTF_KIND_ENUM:
629                 return min(btf_ptr_sz(btf), (size_t)t->size);
630         case BTF_KIND_PTR:
631                 return btf_ptr_sz(btf);
632         case BTF_KIND_TYPEDEF:
633         case BTF_KIND_VOLATILE:
634         case BTF_KIND_CONST:
635         case BTF_KIND_RESTRICT:
636                 return btf__align_of(btf, t->type);
637         case BTF_KIND_ARRAY:
638                 return btf__align_of(btf, btf_array(t)->type);
639         case BTF_KIND_STRUCT:
640         case BTF_KIND_UNION: {
641                 const struct btf_member *m = btf_members(t);
642                 __u16 vlen = btf_vlen(t);
643                 int i, max_align = 1, align;
644
645                 for (i = 0; i < vlen; i++, m++) {
646                         align = btf__align_of(btf, m->type);
647                         if (align <= 0)
648                                 return align;
649                         max_align = max(max_align, align);
650                 }
651
652                 return max_align;
653         }
654         default:
655                 pr_warn("unsupported BTF_KIND:%u\n", btf_kind(t));
656                 return 0;
657         }
658 }
659
660 int btf__resolve_type(const struct btf *btf, __u32 type_id)
661 {
662         const struct btf_type *t;
663         int depth = 0;
664
665         t = btf__type_by_id(btf, type_id);
666         while (depth < MAX_RESOLVE_DEPTH &&
667                !btf_type_is_void_or_null(t) &&
668                (btf_is_mod(t) || btf_is_typedef(t) || btf_is_var(t))) {
669                 type_id = t->type;
670                 t = btf__type_by_id(btf, type_id);
671                 depth++;
672         }
673
674         if (depth == MAX_RESOLVE_DEPTH || btf_type_is_void_or_null(t))
675                 return -EINVAL;
676
677         return type_id;
678 }
679
680 __s32 btf__find_by_name(const struct btf *btf, const char *type_name)
681 {
682         __u32 i, nr_types = btf__get_nr_types(btf);
683
684         if (!strcmp(type_name, "void"))
685                 return 0;
686
687         for (i = 1; i <= nr_types; i++) {
688                 const struct btf_type *t = btf__type_by_id(btf, i);
689                 const char *name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
690
691                 if (name && !strcmp(type_name, name))
692                         return i;
693         }
694
695         return -ENOENT;
696 }
697
698 __s32 btf__find_by_name_kind(const struct btf *btf, const char *type_name,
699                              __u32 kind)
700 {
701         __u32 i, nr_types = btf__get_nr_types(btf);
702
703         if (kind == BTF_KIND_UNKN || !strcmp(type_name, "void"))
704                 return 0;
705
706         for (i = 1; i <= nr_types; i++) {
707                 const struct btf_type *t = btf__type_by_id(btf, i);
708                 const char *name;
709
710                 if (btf_kind(t) != kind)
711                         continue;
712                 name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
713                 if (name && !strcmp(type_name, name))
714                         return i;
715         }
716
717         return -ENOENT;
718 }
719
720 static bool btf_is_modifiable(const struct btf *btf)
721 {
722         return (void *)btf->hdr != btf->raw_data;
723 }
724
725 void btf__free(struct btf *btf)
726 {
727         if (IS_ERR_OR_NULL(btf))
728                 return;
729
730         if (btf->fd >= 0)
731                 close(btf->fd);
732
733         if (btf_is_modifiable(btf)) {
734                 /* if BTF was modified after loading, it will have a split
735                  * in-memory representation for header, types, and strings
736                  * sections, so we need to free all of them individually. It
737                  * might still have a cached contiguous raw data present,
738                  * which will be unconditionally freed below.
739                  */
740                 free(btf->hdr);
741                 free(btf->types_data);
742                 free(btf->strs_data);
743         }
744         free(btf->raw_data);
745         free(btf->raw_data_swapped);
746         free(btf->type_offs);
747         free(btf);
748 }
749
750 static struct btf *btf_new_empty(struct btf *base_btf)
751 {
752         struct btf *btf;
753
754         btf = calloc(1, sizeof(*btf));
755         if (!btf)
756                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
757
758         btf->nr_types = 0;
759         btf->start_id = 1;
760         btf->start_str_off = 0;
761         btf->fd = -1;
762         btf->ptr_sz = sizeof(void *);
763         btf->swapped_endian = false;
764
765         if (base_btf) {
766                 btf->base_btf = base_btf;
767                 btf->start_id = btf__get_nr_types(base_btf) + 1;
768                 btf->start_str_off = base_btf->hdr->str_len;
769         }
770
771         /* +1 for empty string at offset 0 */
772         btf->raw_size = sizeof(struct btf_header) + (base_btf ? 0 : 1);
773         btf->raw_data = calloc(1, btf->raw_size);
774         if (!btf->raw_data) {
775                 free(btf);
776                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
777         }
778
779         btf->hdr = btf->raw_data;
780         btf->hdr->hdr_len = sizeof(struct btf_header);
781         btf->hdr->magic = BTF_MAGIC;
782         btf->hdr->version = BTF_VERSION;
783
784         btf->types_data = btf->raw_data + btf->hdr->hdr_len;
785         btf->strs_data = btf->raw_data + btf->hdr->hdr_len;
786         btf->hdr->str_len = base_btf ? 0 : 1; /* empty string at offset 0 */
787
788         return btf;
789 }
790
791 struct btf *btf__new_empty(void)
792 {
793         return btf_new_empty(NULL);
794 }
795
796 struct btf *btf__new_empty_split(struct btf *base_btf)
797 {
798         return btf_new_empty(base_btf);
799 }
800
801 static struct btf *btf_new(const void *data, __u32 size, struct btf *base_btf)
802 {
803         struct btf *btf;
804         int err;
805
806         btf = calloc(1, sizeof(struct btf));
807         if (!btf)
808                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
809
810         btf->nr_types = 0;
811         btf->start_id = 1;
812         btf->start_str_off = 0;
813
814         if (base_btf) {
815                 btf->base_btf = base_btf;
816                 btf->start_id = btf__get_nr_types(base_btf) + 1;
817                 btf->start_str_off = base_btf->hdr->str_len;
818         }
819
820         btf->raw_data = malloc(size);
821         if (!btf->raw_data) {
822                 err = -ENOMEM;
823                 goto done;
824         }
825         memcpy(btf->raw_data, data, size);
826         btf->raw_size = size;
827
828         btf->hdr = btf->raw_data;
829         err = btf_parse_hdr(btf);
830         if (err)
831                 goto done;
832
833         btf->strs_data = btf->raw_data + btf->hdr->hdr_len + btf->hdr->str_off;
834         btf->types_data = btf->raw_data + btf->hdr->hdr_len + btf->hdr->type_off;
835
836         err = btf_parse_str_sec(btf);
837         err = err ?: btf_parse_type_sec(btf);
838         if (err)
839                 goto done;
840
841         btf->fd = -1;
842
843 done:
844         if (err) {
845                 btf__free(btf);
846                 return ERR_PTR(err);
847         }
848
849         return btf;
850 }
851
852 struct btf *btf__new(const void *data, __u32 size)
853 {
854         return btf_new(data, size, NULL);
855 }
856
857 static struct btf *btf_parse_elf(const char *path, struct btf *base_btf,
858                                  struct btf_ext **btf_ext)
859 {
860         Elf_Data *btf_data = NULL, *btf_ext_data = NULL;
861         int err = 0, fd = -1, idx = 0;
862         struct btf *btf = NULL;
863         Elf_Scn *scn = NULL;
864         Elf *elf = NULL;
865         GElf_Ehdr ehdr;
866
867         if (elf_version(EV_CURRENT) == EV_NONE) {
868                 pr_warn("failed to init libelf for %s\n", path);
869                 return ERR_PTR(-LIBBPF_ERRNO__LIBELF);
870         }
871
872         fd = open(path, O_RDONLY);
873         if (fd < 0) {
874                 err = -errno;
875                 pr_warn("failed to open %s: %s\n", path, strerror(errno));
876                 return ERR_PTR(err);
877         }
878
879         err = -LIBBPF_ERRNO__FORMAT;
880
881         elf = elf_begin(fd, ELF_C_READ, NULL);
882         if (!elf) {
883                 pr_warn("failed to open %s as ELF file\n", path);
884                 goto done;
885         }
886         if (!gelf_getehdr(elf, &ehdr)) {
887                 pr_warn("failed to get EHDR from %s\n", path);
888                 goto done;
889         }
890         if (!elf_rawdata(elf_getscn(elf, ehdr.e_shstrndx), NULL)) {
891                 pr_warn("failed to get e_shstrndx from %s\n", path);
892                 goto done;
893         }
894
895         while ((scn = elf_nextscn(elf, scn)) != NULL) {
896                 GElf_Shdr sh;
897                 char *name;
898
899                 idx++;
900                 if (gelf_getshdr(scn, &sh) != &sh) {
901                         pr_warn("failed to get section(%d) header from %s\n",
902                                 idx, path);
903                         goto done;
904                 }
905                 name = elf_strptr(elf, ehdr.e_shstrndx, sh.sh_name);
906                 if (!name) {
907                         pr_warn("failed to get section(%d) name from %s\n",
908                                 idx, path);
909                         goto done;
910                 }
911                 if (strcmp(name, BTF_ELF_SEC) == 0) {
912                         btf_data = elf_getdata(scn, 0);
913                         if (!btf_data) {
914                                 pr_warn("failed to get section(%d, %s) data from %s\n",
915                                         idx, name, path);
916                                 goto done;
917                         }
918                         continue;
919                 } else if (btf_ext && strcmp(name, BTF_EXT_ELF_SEC) == 0) {
920                         btf_ext_data = elf_getdata(scn, 0);
921                         if (!btf_ext_data) {
922                                 pr_warn("failed to get section(%d, %s) data from %s\n",
923                                         idx, name, path);
924                                 goto done;
925                         }
926                         continue;
927                 }
928         }
929
930         err = 0;
931
932         if (!btf_data) {
933                 err = -ENOENT;
934                 goto done;
935         }
936         btf = btf_new(btf_data->d_buf, btf_data->d_size, base_btf);
937         if (IS_ERR(btf))
938                 goto done;
939
940         switch (gelf_getclass(elf)) {
941         case ELFCLASS32:
942                 btf__set_pointer_size(btf, 4);
943                 break;
944         case ELFCLASS64:
945                 btf__set_pointer_size(btf, 8);
946                 break;
947         default:
948                 pr_warn("failed to get ELF class (bitness) for %s\n", path);
949                 break;
950         }
951
952         if (btf_ext && btf_ext_data) {
953                 *btf_ext = btf_ext__new(btf_ext_data->d_buf,
954                                         btf_ext_data->d_size);
955                 if (IS_ERR(*btf_ext))
956                         goto done;
957         } else if (btf_ext) {
958                 *btf_ext = NULL;
959         }
960 done:
961         if (elf)
962                 elf_end(elf);
963         close(fd);
964
965         if (err)
966                 return ERR_PTR(err);
967         /*
968          * btf is always parsed before btf_ext, so no need to clean up
969          * btf_ext, if btf loading failed
970          */
971         if (IS_ERR(btf))
972                 return btf;
973         if (btf_ext && IS_ERR(*btf_ext)) {
974                 btf__free(btf);
975                 err = PTR_ERR(*btf_ext);
976                 return ERR_PTR(err);
977         }
978         return btf;
979 }
980
981 struct btf *btf__parse_elf(const char *path, struct btf_ext **btf_ext)
982 {
983         return btf_parse_elf(path, NULL, btf_ext);
984 }
985
986 struct btf *btf__parse_elf_split(const char *path, struct btf *base_btf)
987 {
988         return btf_parse_elf(path, base_btf, NULL);
989 }
990
991 static struct btf *btf_parse_raw(const char *path, struct btf *base_btf)
992 {
993         struct btf *btf = NULL;
994         void *data = NULL;
995         FILE *f = NULL;
996         __u16 magic;
997         int err = 0;
998         long sz;
999
1000         f = fopen(path, "rb");
1001         if (!f) {
1002                 err = -errno;
1003                 goto err_out;
1004         }
1005
1006         /* check BTF magic */
1007         if (fread(&magic, 1, sizeof(magic), f) < sizeof(magic)) {
1008                 err = -EIO;
1009                 goto err_out;
1010         }
1011         if (magic != BTF_MAGIC && magic != bswap_16(BTF_MAGIC)) {
1012                 /* definitely not a raw BTF */
1013                 err = -EPROTO;
1014                 goto err_out;
1015         }
1016
1017         /* get file size */
1018         if (fseek(f, 0, SEEK_END)) {
1019                 err = -errno;
1020                 goto err_out;
1021         }
1022         sz = ftell(f);
1023         if (sz < 0) {
1024                 err = -errno;
1025                 goto err_out;
1026         }
1027         /* rewind to the start */
1028         if (fseek(f, 0, SEEK_SET)) {
1029                 err = -errno;
1030                 goto err_out;
1031         }
1032
1033         /* pre-alloc memory and read all of BTF data */
1034         data = malloc(sz);
1035         if (!data) {
1036                 err = -ENOMEM;
1037                 goto err_out;
1038         }
1039         if (fread(data, 1, sz, f) < sz) {
1040                 err = -EIO;
1041                 goto err_out;
1042         }
1043
1044         /* finally parse BTF data */
1045         btf = btf_new(data, sz, base_btf);
1046
1047 err_out:
1048         free(data);
1049         if (f)
1050                 fclose(f);
1051         return err ? ERR_PTR(err) : btf;
1052 }
1053
1054 struct btf *btf__parse_raw(const char *path)
1055 {
1056         return btf_parse_raw(path, NULL);
1057 }
1058
1059 struct btf *btf__parse_raw_split(const char *path, struct btf *base_btf)
1060 {
1061         return btf_parse_raw(path, base_btf);
1062 }
1063
1064 static struct btf *btf_parse(const char *path, struct btf *base_btf, struct btf_ext **btf_ext)
1065 {
1066         struct btf *btf;
1067
1068         if (btf_ext)
1069                 *btf_ext = NULL;
1070
1071         btf = btf_parse_raw(path, base_btf);
1072         if (!IS_ERR(btf) || PTR_ERR(btf) != -EPROTO)
1073                 return btf;
1074
1075         return btf_parse_elf(path, base_btf, btf_ext);
1076 }
1077
1078 struct btf *btf__parse(const char *path, struct btf_ext **btf_ext)
1079 {
1080         return btf_parse(path, NULL, btf_ext);
1081 }
1082
1083 struct btf *btf__parse_split(const char *path, struct btf *base_btf)
1084 {
1085         return btf_parse(path, base_btf, NULL);
1086 }
1087
1088 static int compare_vsi_off(const void *_a, const void *_b)
1089 {
1090         const struct btf_var_secinfo *a = _a;
1091         const struct btf_var_secinfo *b = _b;
1092
1093         return a->offset - b->offset;
1094 }
1095
1096 static int btf_fixup_datasec(struct bpf_object *obj, struct btf *btf,
1097                              struct btf_type *t)
1098 {
1099         __u32 size = 0, off = 0, i, vars = btf_vlen(t);
1100         const char *name = btf__name_by_offset(btf, t->name_off);
1101         const struct btf_type *t_var;
1102         struct btf_var_secinfo *vsi;
1103         const struct btf_var *var;
1104         int ret;
1105
1106         if (!name) {
1107                 pr_debug("No name found in string section for DATASEC kind.\n");
1108                 return -ENOENT;
1109         }
1110
1111         /* .extern datasec size and var offsets were set correctly during
1112          * extern collection step, so just skip straight to sorting variables
1113          */
1114         if (t->size)
1115                 goto sort_vars;
1116
1117         ret = bpf_object__section_size(obj, name, &size);
1118         if (ret || !size || (t->size && t->size != size)) {
1119                 pr_debug("Invalid size for section %s: %u bytes\n", name, size);
1120                 return -ENOENT;
1121         }
1122
1123         t->size = size;
1124
1125         for (i = 0, vsi = btf_var_secinfos(t); i < vars; i++, vsi++) {
1126                 t_var = btf__type_by_id(btf, vsi->type);
1127                 var = btf_var(t_var);
1128
1129                 if (!btf_is_var(t_var)) {
1130                         pr_debug("Non-VAR type seen in section %s\n", name);
1131                         return -EINVAL;
1132                 }
1133
1134                 if (var->linkage == BTF_VAR_STATIC)
1135                         continue;
1136
1137                 name = btf__name_by_offset(btf, t_var->name_off);
1138                 if (!name) {
1139                         pr_debug("No name found in string section for VAR kind\n");
1140                         return -ENOENT;
1141                 }
1142
1143                 ret = bpf_object__variable_offset(obj, name, &off);
1144                 if (ret) {
1145                         pr_debug("No offset found in symbol table for VAR %s\n",
1146                                  name);
1147                         return -ENOENT;
1148                 }
1149
1150                 vsi->offset = off;
1151         }
1152
1153 sort_vars:
1154         qsort(btf_var_secinfos(t), vars, sizeof(*vsi), compare_vsi_off);
1155         return 0;
1156 }
1157
1158 int btf__finalize_data(struct bpf_object *obj, struct btf *btf)
1159 {
1160         int err = 0;
1161         __u32 i;
1162
1163         for (i = 1; i <= btf->nr_types; i++) {
1164                 struct btf_type *t = btf_type_by_id(btf, i);
1165
1166                 /* Loader needs to fix up some of the things compiler
1167                  * couldn't get its hands on while emitting BTF. This
1168                  * is section size and global variable offset. We use
1169                  * the info from the ELF itself for this purpose.
1170                  */
1171                 if (btf_is_datasec(t)) {
1172                         err = btf_fixup_datasec(obj, btf, t);
1173                         if (err)
1174                                 break;
1175                 }
1176         }
1177
1178         return err;
1179 }
1180
1181 static void *btf_get_raw_data(const struct btf *btf, __u32 *size, bool swap_endian);
1182
1183 int btf__load(struct btf *btf)
1184 {
1185         __u32 log_buf_size = 0, raw_size;
1186         char *log_buf = NULL;
1187         void *raw_data;
1188         int err = 0;
1189
1190         if (btf->fd >= 0)
1191                 return -EEXIST;
1192
1193 retry_load:
1194         if (log_buf_size) {
1195                 log_buf = malloc(log_buf_size);
1196                 if (!log_buf)
1197                         return -ENOMEM;
1198
1199                 *log_buf = 0;
1200         }
1201
1202         raw_data = btf_get_raw_data(btf, &raw_size, false);
1203         if (!raw_data) {
1204                 err = -ENOMEM;
1205                 goto done;
1206         }
1207         /* cache native raw data representation */
1208         btf->raw_size = raw_size;
1209         btf->raw_data = raw_data;
1210
1211         btf->fd = bpf_load_btf(raw_data, raw_size, log_buf, log_buf_size, false);
1212         if (btf->fd < 0) {
1213                 if (!log_buf || errno == ENOSPC) {
1214                         log_buf_size = max((__u32)BPF_LOG_BUF_SIZE,
1215                                            log_buf_size << 1);
1216                         free(log_buf);
1217                         goto retry_load;
1218                 }
1219
1220                 err = -errno;
1221                 pr_warn("Error loading BTF: %s(%d)\n", strerror(errno), errno);
1222                 if (*log_buf)
1223                         pr_warn("%s\n", log_buf);
1224                 goto done;
1225         }
1226
1227 done:
1228         free(log_buf);
1229         return err;
1230 }
1231
1232 int btf__fd(const struct btf *btf)
1233 {
1234         return btf->fd;
1235 }
1236
1237 void btf__set_fd(struct btf *btf, int fd)
1238 {
1239         btf->fd = fd;
1240 }
1241
1242 static void *btf_get_raw_data(const struct btf *btf, __u32 *size, bool swap_endian)
1243 {
1244         struct btf_header *hdr = btf->hdr;
1245         struct btf_type *t;
1246         void *data, *p;
1247         __u32 data_sz;
1248         int i;
1249
1250         data = swap_endian ? btf->raw_data_swapped : btf->raw_data;
1251         if (data) {
1252                 *size = btf->raw_size;
1253                 return data;
1254         }
1255
1256         data_sz = hdr->hdr_len + hdr->type_len + hdr->str_len;
1257         data = calloc(1, data_sz);
1258         if (!data)
1259                 return NULL;
1260         p = data;
1261
1262         memcpy(p, hdr, hdr->hdr_len);
1263         if (swap_endian)
1264                 btf_bswap_hdr(p);
1265         p += hdr->hdr_len;
1266
1267         memcpy(p, btf->types_data, hdr->type_len);
1268         if (swap_endian) {
1269                 for (i = 0; i < btf->nr_types; i++) {
1270                         t = p + btf->type_offs[i];
1271                         /* btf_bswap_type_rest() relies on native t->info, so
1272                          * we swap base type info after we swapped all the
1273                          * additional information
1274                          */
1275                         if (btf_bswap_type_rest(t))
1276                                 goto err_out;
1277                         btf_bswap_type_base(t);
1278                 }
1279         }
1280         p += hdr->type_len;
1281
1282         memcpy(p, btf->strs_data, hdr->str_len);
1283         p += hdr->str_len;
1284
1285         *size = data_sz;
1286         return data;
1287 err_out:
1288         free(data);
1289         return NULL;
1290 }
1291
1292 const void *btf__get_raw_data(const struct btf *btf_ro, __u32 *size)
1293 {
1294         struct btf *btf = (struct btf *)btf_ro;
1295         __u32 data_sz;
1296         void *data;
1297
1298         data = btf_get_raw_data(btf, &data_sz, btf->swapped_endian);
1299         if (!data)
1300                 return NULL;
1301
1302         btf->raw_size = data_sz;
1303         if (btf->swapped_endian)
1304                 btf->raw_data_swapped = data;
1305         else
1306                 btf->raw_data = data;
1307         *size = data_sz;
1308         return data;
1309 }
1310
1311 const char *btf__str_by_offset(const struct btf *btf, __u32 offset)
1312 {
1313         if (offset < btf->start_str_off)
1314                 return btf__str_by_offset(btf->base_btf, offset);
1315         else if (offset - btf->start_str_off < btf->hdr->str_len)
1316                 return btf->strs_data + (offset - btf->start_str_off);
1317         else
1318                 return NULL;
1319 }
1320
1321 const char *btf__name_by_offset(const struct btf *btf, __u32 offset)
1322 {
1323         return btf__str_by_offset(btf, offset);
1324 }
1325
1326 struct btf *btf_get_from_fd(int btf_fd, struct btf *base_btf)
1327 {
1328         struct bpf_btf_info btf_info;
1329         __u32 len = sizeof(btf_info);
1330         __u32 last_size;
1331         struct btf *btf;
1332         void *ptr;
1333         int err;
1334
1335         /* we won't know btf_size until we call bpf_obj_get_info_by_fd(). so
1336          * let's start with a sane default - 4KiB here - and resize it only if
1337          * bpf_obj_get_info_by_fd() needs a bigger buffer.
1338          */
1339         last_size = 4096;
1340         ptr = malloc(last_size);
1341         if (!ptr)
1342                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1343
1344         memset(&btf_info, 0, sizeof(btf_info));
1345         btf_info.btf = ptr_to_u64(ptr);
1346         btf_info.btf_size = last_size;
1347         err = bpf_obj_get_info_by_fd(btf_fd, &btf_info, &len);
1348
1349         if (!err && btf_info.btf_size > last_size) {
1350                 void *temp_ptr;
1351
1352                 last_size = btf_info.btf_size;
1353                 temp_ptr = realloc(ptr, last_size);
1354                 if (!temp_ptr) {
1355                         btf = ERR_PTR(-ENOMEM);
1356                         goto exit_free;
1357                 }
1358                 ptr = temp_ptr;
1359
1360                 len = sizeof(btf_info);
1361                 memset(&btf_info, 0, sizeof(btf_info));
1362                 btf_info.btf = ptr_to_u64(ptr);
1363                 btf_info.btf_size = last_size;
1364
1365                 err = bpf_obj_get_info_by_fd(btf_fd, &btf_info, &len);
1366         }
1367
1368         if (err || btf_info.btf_size > last_size) {
1369                 btf = err ? ERR_PTR(-errno) : ERR_PTR(-E2BIG);
1370                 goto exit_free;
1371         }
1372
1373         btf = btf_new(ptr, btf_info.btf_size, base_btf);
1374
1375 exit_free:
1376         free(ptr);
1377         return btf;
1378 }
1379
1380 int btf__get_from_id(__u32 id, struct btf **btf)
1381 {
1382         struct btf *res;
1383         int btf_fd;
1384
1385         *btf = NULL;
1386         btf_fd = bpf_btf_get_fd_by_id(id);
1387         if (btf_fd < 0)
1388                 return -errno;
1389
1390         res = btf_get_from_fd(btf_fd, NULL);
1391         close(btf_fd);
1392         if (IS_ERR(res))
1393                 return PTR_ERR(res);
1394
1395         *btf = res;
1396         return 0;
1397 }
1398
1399 int btf__get_map_kv_tids(const struct btf *btf, const char *map_name,
1400                          __u32 expected_key_size, __u32 expected_value_size,
1401                          __u32 *key_type_id, __u32 *value_type_id)
1402 {
1403         const struct btf_type *container_type;
1404         const struct btf_member *key, *value;
1405         const size_t max_name = 256;
1406         char container_name[max_name];
1407         __s64 key_size, value_size;
1408         __s32 container_id;
1409
1410         if (snprintf(container_name, max_name, "____btf_map_%s", map_name) ==
1411             max_name) {
1412                 pr_warn("map:%s length of '____btf_map_%s' is too long\n",
1413                         map_name, map_name);
1414                 return -EINVAL;
1415         }
1416
1417         container_id = btf__find_by_name(btf, container_name);
1418         if (container_id < 0) {
1419                 pr_debug("map:%s container_name:%s cannot be found in BTF. Missing BPF_ANNOTATE_KV_PAIR?\n",
1420                          map_name, container_name);
1421                 return container_id;
1422         }
1423
1424         container_type = btf__type_by_id(btf, container_id);
1425         if (!container_type) {
1426                 pr_warn("map:%s cannot find BTF type for container_id:%u\n",
1427                         map_name, container_id);
1428                 return -EINVAL;
1429         }
1430
1431         if (!btf_is_struct(container_type) || btf_vlen(container_type) < 2) {
1432                 pr_warn("map:%s container_name:%s is an invalid container struct\n",
1433                         map_name, container_name);
1434                 return -EINVAL;
1435         }
1436
1437         key = btf_members(container_type);
1438         value = key + 1;
1439
1440         key_size = btf__resolve_size(btf, key->type);
1441         if (key_size < 0) {
1442                 pr_warn("map:%s invalid BTF key_type_size\n", map_name);
1443                 return key_size;
1444         }
1445
1446         if (expected_key_size != key_size) {
1447                 pr_warn("map:%s btf_key_type_size:%u != map_def_key_size:%u\n",
1448                         map_name, (__u32)key_size, expected_key_size);
1449                 return -EINVAL;
1450         }
1451
1452         value_size = btf__resolve_size(btf, value->type);
1453         if (value_size < 0) {
1454                 pr_warn("map:%s invalid BTF value_type_size\n", map_name);
1455                 return value_size;
1456         }
1457
1458         if (expected_value_size != value_size) {
1459                 pr_warn("map:%s btf_value_type_size:%u != map_def_value_size:%u\n",
1460                         map_name, (__u32)value_size, expected_value_size);
1461                 return -EINVAL;
1462         }
1463
1464         *key_type_id = key->type;
1465         *value_type_id = value->type;
1466
1467         return 0;
1468 }
1469
1470 static size_t strs_hash_fn(const void *key, void *ctx)
1471 {
1472         const struct btf *btf = ctx;
1473         const char *strs = *btf->strs_data_ptr;
1474         const char *str = strs + (long)key;
1475
1476         return str_hash(str);
1477 }
1478
1479 static bool strs_hash_equal_fn(const void *key1, const void *key2, void *ctx)
1480 {
1481         const struct btf *btf = ctx;
1482         const char *strs = *btf->strs_data_ptr;
1483         const char *str1 = strs + (long)key1;
1484         const char *str2 = strs + (long)key2;
1485
1486         return strcmp(str1, str2) == 0;
1487 }
1488
1489 static void btf_invalidate_raw_data(struct btf *btf)
1490 {
1491         if (btf->raw_data) {
1492                 free(btf->raw_data);
1493                 btf->raw_data = NULL;
1494         }
1495         if (btf->raw_data_swapped) {
1496                 free(btf->raw_data_swapped);
1497                 btf->raw_data_swapped = NULL;
1498         }
1499 }
1500
1501 /* Ensure BTF is ready to be modified (by splitting into a three memory
1502  * regions for header, types, and strings). Also invalidate cached
1503  * raw_data, if any.
1504  */
1505 static int btf_ensure_modifiable(struct btf *btf)
1506 {
1507         void *hdr, *types, *strs, *strs_end, *s;
1508         struct hashmap *hash = NULL;
1509         long off;
1510         int err;
1511
1512         if (btf_is_modifiable(btf)) {
1513                 /* any BTF modification invalidates raw_data */
1514                 btf_invalidate_raw_data(btf);
1515                 return 0;
1516         }
1517
1518         /* split raw data into three memory regions */
1519         hdr = malloc(btf->hdr->hdr_len);
1520         types = malloc(btf->hdr->type_len);
1521         strs = malloc(btf->hdr->str_len);
1522         if (!hdr || !types || !strs)
1523                 goto err_out;
1524
1525         memcpy(hdr, btf->hdr, btf->hdr->hdr_len);
1526         memcpy(types, btf->types_data, btf->hdr->type_len);
1527         memcpy(strs, btf->strs_data, btf->hdr->str_len);
1528
1529         /* make hashmap below use btf->strs_data as a source of strings */
1530         btf->strs_data_ptr = &btf->strs_data;
1531
1532         /* build lookup index for all strings */
1533         hash = hashmap__new(strs_hash_fn, strs_hash_equal_fn, btf);
1534         if (IS_ERR(hash)) {
1535                 err = PTR_ERR(hash);
1536                 hash = NULL;
1537                 goto err_out;
1538         }
1539
1540         strs_end = strs + btf->hdr->str_len;
1541         for (off = 0, s = strs; s < strs_end; off += strlen(s) + 1, s = strs + off) {
1542                 /* hashmap__add() returns EEXIST if string with the same
1543                  * content already is in the hash map
1544                  */
1545                 err = hashmap__add(hash, (void *)off, (void *)off);
1546                 if (err == -EEXIST)
1547                         continue; /* duplicate */
1548                 if (err)
1549                         goto err_out;
1550         }
1551
1552         /* only when everything was successful, update internal state */
1553         btf->hdr = hdr;
1554         btf->types_data = types;
1555         btf->types_data_cap = btf->hdr->type_len;
1556         btf->strs_data = strs;
1557         btf->strs_data_cap = btf->hdr->str_len;
1558         btf->strs_hash = hash;
1559         /* if BTF was created from scratch, all strings are guaranteed to be
1560          * unique and deduplicated
1561          */
1562         if (btf->hdr->str_len == 0)
1563                 btf->strs_deduped = true;
1564         if (!btf->base_btf && btf->hdr->str_len == 1)
1565                 btf->strs_deduped = true;
1566
1567         /* invalidate raw_data representation */
1568         btf_invalidate_raw_data(btf);
1569
1570         return 0;
1571
1572 err_out:
1573         hashmap__free(hash);
1574         free(hdr);
1575         free(types);
1576         free(strs);
1577         return -ENOMEM;
1578 }
1579
1580 static void *btf_add_str_mem(struct btf *btf, size_t add_sz)
1581 {
1582         return btf_add_mem(&btf->strs_data, &btf->strs_data_cap, 1,
1583                            btf->hdr->str_len, BTF_MAX_STR_OFFSET, add_sz);
1584 }
1585
1586 /* Find an offset in BTF string section that corresponds to a given string *s*.
1587  * Returns:
1588  *   - >0 offset into string section, if string is found;
1589  *   - -ENOENT, if string is not in the string section;
1590  *   - <0, on any other error.
1591  */
1592 int btf__find_str(struct btf *btf, const char *s)
1593 {
1594         long old_off, new_off, len;
1595         void *p;
1596
1597         if (btf->base_btf) {
1598                 int ret;
1599
1600                 ret = btf__find_str(btf->base_btf, s);
1601                 if (ret != -ENOENT)
1602                         return ret;
1603         }
1604
1605         /* BTF needs to be in a modifiable state to build string lookup index */
1606         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1607                 return -ENOMEM;
1608
1609         /* see btf__add_str() for why we do this */
1610         len = strlen(s) + 1;
1611         p = btf_add_str_mem(btf, len);
1612         if (!p)
1613                 return -ENOMEM;
1614
1615         new_off = btf->hdr->str_len;
1616         memcpy(p, s, len);
1617
1618         if (hashmap__find(btf->strs_hash, (void *)new_off, (void **)&old_off))
1619                 return btf->start_str_off + old_off;
1620
1621         return -ENOENT;
1622 }
1623
1624 /* Add a string s to the BTF string section.
1625  * Returns:
1626  *   - > 0 offset into string section, on success;
1627  *   - < 0, on error.
1628  */
1629 int btf__add_str(struct btf *btf, const char *s)
1630 {
1631         long old_off, new_off, len;
1632         void *p;
1633         int err;
1634
1635         if (btf->base_btf) {
1636                 int ret;
1637
1638                 ret = btf__find_str(btf->base_btf, s);
1639                 if (ret != -ENOENT)
1640                         return ret;
1641         }
1642
1643         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1644                 return -ENOMEM;
1645
1646         /* Hashmap keys are always offsets within btf->strs_data, so to even
1647          * look up some string from the "outside", we need to first append it
1648          * at the end, so that it can be addressed with an offset. Luckily,
1649          * until btf->hdr->str_len is incremented, that string is just a piece
1650          * of garbage for the rest of BTF code, so no harm, no foul. On the
1651          * other hand, if the string is unique, it's already appended and
1652          * ready to be used, only a simple btf->hdr->str_len increment away.
1653          */
1654         len = strlen(s) + 1;
1655         p = btf_add_str_mem(btf, len);
1656         if (!p)
1657                 return -ENOMEM;
1658
1659         new_off = btf->hdr->str_len;
1660         memcpy(p, s, len);
1661
1662         /* Now attempt to add the string, but only if the string with the same
1663          * contents doesn't exist already (HASHMAP_ADD strategy). If such
1664          * string exists, we'll get its offset in old_off (that's old_key).
1665          */
1666         err = hashmap__insert(btf->strs_hash, (void *)new_off, (void *)new_off,
1667                               HASHMAP_ADD, (const void **)&old_off, NULL);
1668         if (err == -EEXIST)
1669                 return btf->start_str_off + old_off; /* duplicated string, return existing offset */
1670         if (err)
1671                 return err;
1672
1673         btf->hdr->str_len += len; /* new unique string, adjust data length */
1674         return btf->start_str_off + new_off;
1675 }
1676
1677 static void *btf_add_type_mem(struct btf *btf, size_t add_sz)
1678 {
1679         return btf_add_mem(&btf->types_data, &btf->types_data_cap, 1,
1680                            btf->hdr->type_len, UINT_MAX, add_sz);
1681 }
1682
1683 static __u32 btf_type_info(int kind, int vlen, int kflag)
1684 {
1685         return (kflag << 31) | (kind << 24) | vlen;
1686 }
1687
1688 static void btf_type_inc_vlen(struct btf_type *t)
1689 {
1690         t->info = btf_type_info(btf_kind(t), btf_vlen(t) + 1, btf_kflag(t));
1691 }
1692
1693 static int btf_commit_type(struct btf *btf, int data_sz)
1694 {
1695         int err;
1696
1697         err = btf_add_type_idx_entry(btf, btf->hdr->type_len);
1698         if (err)
1699                 return err;
1700
1701         btf->hdr->type_len += data_sz;
1702         btf->hdr->str_off += data_sz;
1703         btf->nr_types++;
1704         return btf->start_id + btf->nr_types - 1;
1705 }
1706
1707 /*
1708  * Append new BTF_KIND_INT type with:
1709  *   - *name* - non-empty, non-NULL type name;
1710  *   - *sz* - power-of-2 (1, 2, 4, ..) size of the type, in bytes;
1711  *   - encoding is a combination of BTF_INT_SIGNED, BTF_INT_CHAR, BTF_INT_BOOL.
1712  * Returns:
1713  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1714  *   - <0, on error.
1715  */
1716 int btf__add_int(struct btf *btf, const char *name, size_t byte_sz, int encoding)
1717 {
1718         struct btf_type *t;
1719         int sz, name_off;
1720
1721         /* non-empty name */
1722         if (!name || !name[0])
1723                 return -EINVAL;
1724         /* byte_sz must be power of 2 */
1725         if (!byte_sz || (byte_sz & (byte_sz - 1)) || byte_sz > 16)
1726                 return -EINVAL;
1727         if (encoding & ~(BTF_INT_SIGNED | BTF_INT_CHAR | BTF_INT_BOOL))
1728                 return -EINVAL;
1729
1730         /* deconstruct BTF, if necessary, and invalidate raw_data */
1731         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1732                 return -ENOMEM;
1733
1734         sz = sizeof(struct btf_type) + sizeof(int);
1735         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
1736         if (!t)
1737                 return -ENOMEM;
1738
1739         /* if something goes wrong later, we might end up with an extra string,
1740          * but that shouldn't be a problem, because BTF can't be constructed
1741          * completely anyway and will most probably be just discarded
1742          */
1743         name_off = btf__add_str(btf, name);
1744         if (name_off < 0)
1745                 return name_off;
1746
1747         t->name_off = name_off;
1748         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_INT, 0, 0);
1749         t->size = byte_sz;
1750         /* set INT info, we don't allow setting legacy bit offset/size */
1751         *(__u32 *)(t + 1) = (encoding << 24) | (byte_sz * 8);
1752
1753         return btf_commit_type(btf, sz);
1754 }
1755
1756 /* it's completely legal to append BTF types with type IDs pointing forward to
1757  * types that haven't been appended yet, so we only make sure that id looks
1758  * sane, we can't guarantee that ID will always be valid
1759  */
1760 static int validate_type_id(int id)
1761 {
1762         if (id < 0 || id > BTF_MAX_NR_TYPES)
1763                 return -EINVAL;
1764         return 0;
1765 }
1766
1767 /* generic append function for PTR, TYPEDEF, CONST/VOLATILE/RESTRICT */
1768 static int btf_add_ref_kind(struct btf *btf, int kind, const char *name, int ref_type_id)
1769 {
1770         struct btf_type *t;
1771         int sz, name_off = 0;
1772
1773         if (validate_type_id(ref_type_id))
1774                 return -EINVAL;
1775
1776         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1777                 return -ENOMEM;
1778
1779         sz = sizeof(struct btf_type);
1780         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
1781         if (!t)
1782                 return -ENOMEM;
1783
1784         if (name && name[0]) {
1785                 name_off = btf__add_str(btf, name);
1786                 if (name_off < 0)
1787                         return name_off;
1788         }
1789
1790         t->name_off = name_off;
1791         t->info = btf_type_info(kind, 0, 0);
1792         t->type = ref_type_id;
1793
1794         return btf_commit_type(btf, sz);
1795 }
1796
1797 /*
1798  * Append new BTF_KIND_PTR type with:
1799  *   - *ref_type_id* - referenced type ID, it might not exist yet;
1800  * Returns:
1801  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1802  *   - <0, on error.
1803  */
1804 int btf__add_ptr(struct btf *btf, int ref_type_id)
1805 {
1806         return btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_PTR, NULL, ref_type_id);
1807 }
1808
1809 /*
1810  * Append new BTF_KIND_ARRAY type with:
1811  *   - *index_type_id* - type ID of the type describing array index;
1812  *   - *elem_type_id* - type ID of the type describing array element;
1813  *   - *nr_elems* - the size of the array;
1814  * Returns:
1815  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1816  *   - <0, on error.
1817  */
1818 int btf__add_array(struct btf *btf, int index_type_id, int elem_type_id, __u32 nr_elems)
1819 {
1820         struct btf_type *t;
1821         struct btf_array *a;
1822         int sz;
1823
1824         if (validate_type_id(index_type_id) || validate_type_id(elem_type_id))
1825                 return -EINVAL;
1826
1827         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1828                 return -ENOMEM;
1829
1830         sz = sizeof(struct btf_type) + sizeof(struct btf_array);
1831         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
1832         if (!t)
1833                 return -ENOMEM;
1834
1835         t->name_off = 0;
1836         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_ARRAY, 0, 0);
1837         t->size = 0;
1838
1839         a = btf_array(t);
1840         a->type = elem_type_id;
1841         a->index_type = index_type_id;
1842         a->nelems = nr_elems;
1843
1844         return btf_commit_type(btf, sz);
1845 }
1846
1847 /* generic STRUCT/UNION append function */
1848 static int btf_add_composite(struct btf *btf, int kind, const char *name, __u32 bytes_sz)
1849 {
1850         struct btf_type *t;
1851         int sz, name_off = 0;
1852
1853         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1854                 return -ENOMEM;
1855
1856         sz = sizeof(struct btf_type);
1857         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
1858         if (!t)
1859                 return -ENOMEM;
1860
1861         if (name && name[0]) {
1862                 name_off = btf__add_str(btf, name);
1863                 if (name_off < 0)
1864                         return name_off;
1865         }
1866
1867         /* start out with vlen=0 and no kflag; this will be adjusted when
1868          * adding each member
1869          */
1870         t->name_off = name_off;
1871         t->info = btf_type_info(kind, 0, 0);
1872         t->size = bytes_sz;
1873
1874         return btf_commit_type(btf, sz);
1875 }
1876
1877 /*
1878  * Append new BTF_KIND_STRUCT type with:
1879  *   - *name* - name of the struct, can be NULL or empty for anonymous structs;
1880  *   - *byte_sz* - size of the struct, in bytes;
1881  *
1882  * Struct initially has no fields in it. Fields can be added by
1883  * btf__add_field() right after btf__add_struct() succeeds. 
1884  *
1885  * Returns:
1886  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1887  *   - <0, on error.
1888  */
1889 int btf__add_struct(struct btf *btf, const char *name, __u32 byte_sz)
1890 {
1891         return btf_add_composite(btf, BTF_KIND_STRUCT, name, byte_sz);
1892 }
1893
1894 /*
1895  * Append new BTF_KIND_UNION type with:
1896  *   - *name* - name of the union, can be NULL or empty for anonymous union;
1897  *   - *byte_sz* - size of the union, in bytes;
1898  *
1899  * Union initially has no fields in it. Fields can be added by
1900  * btf__add_field() right after btf__add_union() succeeds. All fields
1901  * should have *bit_offset* of 0.
1902  *
1903  * Returns:
1904  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1905  *   - <0, on error.
1906  */
1907 int btf__add_union(struct btf *btf, const char *name, __u32 byte_sz)
1908 {
1909         return btf_add_composite(btf, BTF_KIND_UNION, name, byte_sz);
1910 }
1911
1912 static struct btf_type *btf_last_type(struct btf *btf)
1913 {
1914         return btf_type_by_id(btf, btf__get_nr_types(btf));
1915 }
1916
1917 /*
1918  * Append new field for the current STRUCT/UNION type with:
1919  *   - *name* - name of the field, can be NULL or empty for anonymous field;
1920  *   - *type_id* - type ID for the type describing field type;
1921  *   - *bit_offset* - bit offset of the start of the field within struct/union;
1922  *   - *bit_size* - bit size of a bitfield, 0 for non-bitfield fields;
1923  * Returns:
1924  *   -  0, on success;
1925  *   - <0, on error.
1926  */
1927 int btf__add_field(struct btf *btf, const char *name, int type_id,
1928                    __u32 bit_offset, __u32 bit_size)
1929 {
1930         struct btf_type *t;
1931         struct btf_member *m;
1932         bool is_bitfield;
1933         int sz, name_off = 0;
1934
1935         /* last type should be union/struct */
1936         if (btf->nr_types == 0)
1937                 return -EINVAL;
1938         t = btf_last_type(btf);
1939         if (!btf_is_composite(t))
1940                 return -EINVAL;
1941
1942         if (validate_type_id(type_id))
1943                 return -EINVAL;
1944         /* best-effort bit field offset/size enforcement */
1945         is_bitfield = bit_size || (bit_offset % 8 != 0);
1946         if (is_bitfield && (bit_size == 0 || bit_size > 255 || bit_offset > 0xffffff))
1947                 return -EINVAL;
1948
1949         /* only offset 0 is allowed for unions */
1950         if (btf_is_union(t) && bit_offset)
1951                 return -EINVAL;
1952
1953         /* decompose and invalidate raw data */
1954         if (btf_ensure_modifiable(btf))
1955                 return -ENOMEM;
1956
1957         sz = sizeof(struct btf_member);
1958         m = btf_add_type_mem(btf, sz);
1959         if (!m)
1960                 return -ENOMEM;
1961
1962         if (name && name[0]) {
1963                 name_off = btf__add_str(btf, name);
1964                 if (name_off < 0)
1965                         return name_off;
1966         }
1967
1968         m->name_off = name_off;
1969         m->type = type_id;
1970         m->offset = bit_offset | (bit_size << 24);
1971
1972         /* btf_add_type_mem can invalidate t pointer */
1973         t = btf_last_type(btf);
1974         /* update parent type's vlen and kflag */
1975         t->info = btf_type_info(btf_kind(t), btf_vlen(t) + 1, is_bitfield || btf_kflag(t));
1976
1977         btf->hdr->type_len += sz;
1978         btf->hdr->str_off += sz;
1979         return 0;
1980 }
1981
1982 /*
1983  * Append new BTF_KIND_ENUM type with:
1984  *   - *name* - name of the enum, can be NULL or empty for anonymous enums;
1985  *   - *byte_sz* - size of the enum, in bytes.
1986  *
1987  * Enum initially has no enum values in it (and corresponds to enum forward
1988  * declaration). Enumerator values can be added by btf__add_enum_value()
1989  * immediately after btf__add_enum() succeeds.
1990  *
1991  * Returns:
1992  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
1993  *   - <0, on error.
1994  */
1995 int btf__add_enum(struct btf *btf, const char *name, __u32 byte_sz)
1996 {
1997         struct btf_type *t;
1998         int sz, name_off = 0;
1999
2000         /* byte_sz must be power of 2 */
2001         if (!byte_sz || (byte_sz & (byte_sz - 1)) || byte_sz > 8)
2002                 return -EINVAL;
2003
2004         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2005                 return -ENOMEM;
2006
2007         sz = sizeof(struct btf_type);
2008         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
2009         if (!t)
2010                 return -ENOMEM;
2011
2012         if (name && name[0]) {
2013                 name_off = btf__add_str(btf, name);
2014                 if (name_off < 0)
2015                         return name_off;
2016         }
2017
2018         /* start out with vlen=0; it will be adjusted when adding enum values */
2019         t->name_off = name_off;
2020         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_ENUM, 0, 0);
2021         t->size = byte_sz;
2022
2023         return btf_commit_type(btf, sz);
2024 }
2025
2026 /*
2027  * Append new enum value for the current ENUM type with:
2028  *   - *name* - name of the enumerator value, can't be NULL or empty;
2029  *   - *value* - integer value corresponding to enum value *name*;
2030  * Returns:
2031  *   -  0, on success;
2032  *   - <0, on error.
2033  */
2034 int btf__add_enum_value(struct btf *btf, const char *name, __s64 value)
2035 {
2036         struct btf_type *t;
2037         struct btf_enum *v;
2038         int sz, name_off;
2039
2040         /* last type should be BTF_KIND_ENUM */
2041         if (btf->nr_types == 0)
2042                 return -EINVAL;
2043         t = btf_last_type(btf);
2044         if (!btf_is_enum(t))
2045                 return -EINVAL;
2046
2047         /* non-empty name */
2048         if (!name || !name[0])
2049                 return -EINVAL;
2050         if (value < INT_MIN || value > UINT_MAX)
2051                 return -E2BIG;
2052
2053         /* decompose and invalidate raw data */
2054         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2055                 return -ENOMEM;
2056
2057         sz = sizeof(struct btf_enum);
2058         v = btf_add_type_mem(btf, sz);
2059         if (!v)
2060                 return -ENOMEM;
2061
2062         name_off = btf__add_str(btf, name);
2063         if (name_off < 0)
2064                 return name_off;
2065
2066         v->name_off = name_off;
2067         v->val = value;
2068
2069         /* update parent type's vlen */
2070         t = btf_last_type(btf);
2071         btf_type_inc_vlen(t);
2072
2073         btf->hdr->type_len += sz;
2074         btf->hdr->str_off += sz;
2075         return 0;
2076 }
2077
2078 /*
2079  * Append new BTF_KIND_FWD type with:
2080  *   - *name*, non-empty/non-NULL name;
2081  *   - *fwd_kind*, kind of forward declaration, one of BTF_FWD_STRUCT,
2082  *     BTF_FWD_UNION, or BTF_FWD_ENUM;
2083  * Returns:
2084  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2085  *   - <0, on error.
2086  */
2087 int btf__add_fwd(struct btf *btf, const char *name, enum btf_fwd_kind fwd_kind)
2088 {
2089         if (!name || !name[0])
2090                 return -EINVAL;
2091
2092         switch (fwd_kind) {
2093         case BTF_FWD_STRUCT:
2094         case BTF_FWD_UNION: {
2095                 struct btf_type *t;
2096                 int id;
2097
2098                 id = btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_FWD, name, 0);
2099                 if (id <= 0)
2100                         return id;
2101                 t = btf_type_by_id(btf, id);
2102                 t->info = btf_type_info(BTF_KIND_FWD, 0, fwd_kind == BTF_FWD_UNION);
2103                 return id;
2104         }
2105         case BTF_FWD_ENUM:
2106                 /* enum forward in BTF currently is just an enum with no enum
2107                  * values; we also assume a standard 4-byte size for it
2108                  */
2109                 return btf__add_enum(btf, name, sizeof(int));
2110         default:
2111                 return -EINVAL;
2112         }
2113 }
2114
2115 /*
2116  * Append new BTF_KING_TYPEDEF type with:
2117  *   - *name*, non-empty/non-NULL name;
2118  *   - *ref_type_id* - referenced type ID, it might not exist yet;
2119  * Returns:
2120  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2121  *   - <0, on error.
2122  */
2123 int btf__add_typedef(struct btf *btf, const char *name, int ref_type_id)
2124 {
2125         if (!name || !name[0])
2126                 return -EINVAL;
2127
2128         return btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_TYPEDEF, name, ref_type_id);
2129 }
2130
2131 /*
2132  * Append new BTF_KIND_VOLATILE type with:
2133  *   - *ref_type_id* - referenced type ID, it might not exist yet;
2134  * Returns:
2135  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2136  *   - <0, on error.
2137  */
2138 int btf__add_volatile(struct btf *btf, int ref_type_id)
2139 {
2140         return btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_VOLATILE, NULL, ref_type_id);
2141 }
2142
2143 /*
2144  * Append new BTF_KIND_CONST type with:
2145  *   - *ref_type_id* - referenced type ID, it might not exist yet;
2146  * Returns:
2147  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2148  *   - <0, on error.
2149  */
2150 int btf__add_const(struct btf *btf, int ref_type_id)
2151 {
2152         return btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_CONST, NULL, ref_type_id);
2153 }
2154
2155 /*
2156  * Append new BTF_KIND_RESTRICT type with:
2157  *   - *ref_type_id* - referenced type ID, it might not exist yet;
2158  * Returns:
2159  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2160  *   - <0, on error.
2161  */
2162 int btf__add_restrict(struct btf *btf, int ref_type_id)
2163 {
2164         return btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_RESTRICT, NULL, ref_type_id);
2165 }
2166
2167 /*
2168  * Append new BTF_KIND_FUNC type with:
2169  *   - *name*, non-empty/non-NULL name;
2170  *   - *proto_type_id* - FUNC_PROTO's type ID, it might not exist yet;
2171  * Returns:
2172  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2173  *   - <0, on error.
2174  */
2175 int btf__add_func(struct btf *btf, const char *name,
2176                   enum btf_func_linkage linkage, int proto_type_id)
2177 {
2178         int id;
2179
2180         if (!name || !name[0])
2181                 return -EINVAL;
2182         if (linkage != BTF_FUNC_STATIC && linkage != BTF_FUNC_GLOBAL &&
2183             linkage != BTF_FUNC_EXTERN)
2184                 return -EINVAL;
2185
2186         id = btf_add_ref_kind(btf, BTF_KIND_FUNC, name, proto_type_id);
2187         if (id > 0) {
2188                 struct btf_type *t = btf_type_by_id(btf, id);
2189
2190                 t->info = btf_type_info(BTF_KIND_FUNC, linkage, 0);
2191         }
2192         return id;
2193 }
2194
2195 /*
2196  * Append new BTF_KIND_FUNC_PROTO with:
2197  *   - *ret_type_id* - type ID for return result of a function.
2198  *
2199  * Function prototype initially has no arguments, but they can be added by
2200  * btf__add_func_param() one by one, immediately after
2201  * btf__add_func_proto() succeeded.
2202  *
2203  * Returns:
2204  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2205  *   - <0, on error.
2206  */
2207 int btf__add_func_proto(struct btf *btf, int ret_type_id)
2208 {
2209         struct btf_type *t;
2210         int sz;
2211
2212         if (validate_type_id(ret_type_id))
2213                 return -EINVAL;
2214
2215         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2216                 return -ENOMEM;
2217
2218         sz = sizeof(struct btf_type);
2219         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
2220         if (!t)
2221                 return -ENOMEM;
2222
2223         /* start out with vlen=0; this will be adjusted when adding enum
2224          * values, if necessary
2225          */
2226         t->name_off = 0;
2227         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_FUNC_PROTO, 0, 0);
2228         t->type = ret_type_id;
2229
2230         return btf_commit_type(btf, sz);
2231 }
2232
2233 /*
2234  * Append new function parameter for current FUNC_PROTO type with:
2235  *   - *name* - parameter name, can be NULL or empty;
2236  *   - *type_id* - type ID describing the type of the parameter.
2237  * Returns:
2238  *   -  0, on success;
2239  *   - <0, on error.
2240  */
2241 int btf__add_func_param(struct btf *btf, const char *name, int type_id)
2242 {
2243         struct btf_type *t;
2244         struct btf_param *p;
2245         int sz, name_off = 0;
2246
2247         if (validate_type_id(type_id))
2248                 return -EINVAL;
2249
2250         /* last type should be BTF_KIND_FUNC_PROTO */
2251         if (btf->nr_types == 0)
2252                 return -EINVAL;
2253         t = btf_last_type(btf);
2254         if (!btf_is_func_proto(t))
2255                 return -EINVAL;
2256
2257         /* decompose and invalidate raw data */
2258         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2259                 return -ENOMEM;
2260
2261         sz = sizeof(struct btf_param);
2262         p = btf_add_type_mem(btf, sz);
2263         if (!p)
2264                 return -ENOMEM;
2265
2266         if (name && name[0]) {
2267                 name_off = btf__add_str(btf, name);
2268                 if (name_off < 0)
2269                         return name_off;
2270         }
2271
2272         p->name_off = name_off;
2273         p->type = type_id;
2274
2275         /* update parent type's vlen */
2276         t = btf_last_type(btf);
2277         btf_type_inc_vlen(t);
2278
2279         btf->hdr->type_len += sz;
2280         btf->hdr->str_off += sz;
2281         return 0;
2282 }
2283
2284 /*
2285  * Append new BTF_KIND_VAR type with:
2286  *   - *name* - non-empty/non-NULL name;
2287  *   - *linkage* - variable linkage, one of BTF_VAR_STATIC,
2288  *     BTF_VAR_GLOBAL_ALLOCATED, or BTF_VAR_GLOBAL_EXTERN;
2289  *   - *type_id* - type ID of the type describing the type of the variable.
2290  * Returns:
2291  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2292  *   - <0, on error.
2293  */
2294 int btf__add_var(struct btf *btf, const char *name, int linkage, int type_id)
2295 {
2296         struct btf_type *t;
2297         struct btf_var *v;
2298         int sz, name_off;
2299
2300         /* non-empty name */
2301         if (!name || !name[0])
2302                 return -EINVAL;
2303         if (linkage != BTF_VAR_STATIC && linkage != BTF_VAR_GLOBAL_ALLOCATED &&
2304             linkage != BTF_VAR_GLOBAL_EXTERN)
2305                 return -EINVAL;
2306         if (validate_type_id(type_id))
2307                 return -EINVAL;
2308
2309         /* deconstruct BTF, if necessary, and invalidate raw_data */
2310         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2311                 return -ENOMEM;
2312
2313         sz = sizeof(struct btf_type) + sizeof(struct btf_var);
2314         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
2315         if (!t)
2316                 return -ENOMEM;
2317
2318         name_off = btf__add_str(btf, name);
2319         if (name_off < 0)
2320                 return name_off;
2321
2322         t->name_off = name_off;
2323         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_VAR, 0, 0);
2324         t->type = type_id;
2325
2326         v = btf_var(t);
2327         v->linkage = linkage;
2328
2329         return btf_commit_type(btf, sz);
2330 }
2331
2332 /*
2333  * Append new BTF_KIND_DATASEC type with:
2334  *   - *name* - non-empty/non-NULL name;
2335  *   - *byte_sz* - data section size, in bytes.
2336  *
2337  * Data section is initially empty. Variables info can be added with
2338  * btf__add_datasec_var_info() calls, after btf__add_datasec() succeeds.
2339  *
2340  * Returns:
2341  *   - >0, type ID of newly added BTF type;
2342  *   - <0, on error.
2343  */
2344 int btf__add_datasec(struct btf *btf, const char *name, __u32 byte_sz)
2345 {
2346         struct btf_type *t;
2347         int sz, name_off;
2348
2349         /* non-empty name */
2350         if (!name || !name[0])
2351                 return -EINVAL;
2352
2353         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2354                 return -ENOMEM;
2355
2356         sz = sizeof(struct btf_type);
2357         t = btf_add_type_mem(btf, sz);
2358         if (!t)
2359                 return -ENOMEM;
2360
2361         name_off = btf__add_str(btf, name);
2362         if (name_off < 0)
2363                 return name_off;
2364
2365         /* start with vlen=0, which will be update as var_secinfos are added */
2366         t->name_off = name_off;
2367         t->info = btf_type_info(BTF_KIND_DATASEC, 0, 0);
2368         t->size = byte_sz;
2369
2370         return btf_commit_type(btf, sz);
2371 }
2372
2373 /*
2374  * Append new data section variable information entry for current DATASEC type:
2375  *   - *var_type_id* - type ID, describing type of the variable;
2376  *   - *offset* - variable offset within data section, in bytes;
2377  *   - *byte_sz* - variable size, in bytes.
2378  *
2379  * Returns:
2380  *   -  0, on success;
2381  *   - <0, on error.
2382  */
2383 int btf__add_datasec_var_info(struct btf *btf, int var_type_id, __u32 offset, __u32 byte_sz)
2384 {
2385         struct btf_type *t;
2386         struct btf_var_secinfo *v;
2387         int sz;
2388
2389         /* last type should be BTF_KIND_DATASEC */
2390         if (btf->nr_types == 0)
2391                 return -EINVAL;
2392         t = btf_last_type(btf);
2393         if (!btf_is_datasec(t))
2394                 return -EINVAL;
2395
2396         if (validate_type_id(var_type_id))
2397                 return -EINVAL;
2398
2399         /* decompose and invalidate raw data */
2400         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2401                 return -ENOMEM;
2402
2403         sz = sizeof(struct btf_var_secinfo);
2404         v = btf_add_type_mem(btf, sz);
2405         if (!v)
2406                 return -ENOMEM;
2407
2408         v->type = var_type_id;
2409         v->offset = offset;
2410         v->size = byte_sz;
2411
2412         /* update parent type's vlen */
2413         t = btf_last_type(btf);
2414         btf_type_inc_vlen(t);
2415
2416         btf->hdr->type_len += sz;
2417         btf->hdr->str_off += sz;
2418         return 0;
2419 }
2420
2421 struct btf_ext_sec_setup_param {
2422         __u32 off;
2423         __u32 len;
2424         __u32 min_rec_size;
2425         struct btf_ext_info *ext_info;
2426         const char *desc;
2427 };
2428
2429 static int btf_ext_setup_info(struct btf_ext *btf_ext,
2430                               struct btf_ext_sec_setup_param *ext_sec)
2431 {
2432         const struct btf_ext_info_sec *sinfo;
2433         struct btf_ext_info *ext_info;
2434         __u32 info_left, record_size;
2435         /* The start of the info sec (including the __u32 record_size). */
2436         void *info;
2437
2438         if (ext_sec->len == 0)
2439                 return 0;
2440
2441         if (ext_sec->off & 0x03) {
2442                 pr_debug(".BTF.ext %s section is not aligned to 4 bytes\n",
2443                      ext_sec->desc);
2444                 return -EINVAL;
2445         }
2446
2447         info = btf_ext->data + btf_ext->hdr->hdr_len + ext_sec->off;
2448         info_left = ext_sec->len;
2449
2450         if (btf_ext->data + btf_ext->data_size < info + ext_sec->len) {
2451                 pr_debug("%s section (off:%u len:%u) is beyond the end of the ELF section .BTF.ext\n",
2452                          ext_sec->desc, ext_sec->off, ext_sec->len);
2453                 return -EINVAL;
2454         }
2455
2456         /* At least a record size */
2457         if (info_left < sizeof(__u32)) {
2458                 pr_debug(".BTF.ext %s record size not found\n", ext_sec->desc);
2459                 return -EINVAL;
2460         }
2461
2462         /* The record size needs to meet the minimum standard */
2463         record_size = *(__u32 *)info;
2464         if (record_size < ext_sec->min_rec_size ||
2465             record_size & 0x03) {
2466                 pr_debug("%s section in .BTF.ext has invalid record size %u\n",
2467                          ext_sec->desc, record_size);
2468                 return -EINVAL;
2469         }
2470
2471         sinfo = info + sizeof(__u32);
2472         info_left -= sizeof(__u32);
2473
2474         /* If no records, return failure now so .BTF.ext won't be used. */
2475         if (!info_left) {
2476                 pr_debug("%s section in .BTF.ext has no records", ext_sec->desc);
2477                 return -EINVAL;
2478         }
2479
2480         while (info_left) {
2481                 unsigned int sec_hdrlen = sizeof(struct btf_ext_info_sec);
2482                 __u64 total_record_size;
2483                 __u32 num_records;
2484
2485                 if (info_left < sec_hdrlen) {
2486                         pr_debug("%s section header is not found in .BTF.ext\n",
2487                              ext_sec->desc);
2488                         return -EINVAL;
2489                 }
2490
2491                 num_records = sinfo->num_info;
2492                 if (num_records == 0) {
2493                         pr_debug("%s section has incorrect num_records in .BTF.ext\n",
2494                              ext_sec->desc);
2495                         return -EINVAL;
2496                 }
2497
2498                 total_record_size = sec_hdrlen +
2499                                     (__u64)num_records * record_size;
2500                 if (info_left < total_record_size) {
2501                         pr_debug("%s section has incorrect num_records in .BTF.ext\n",
2502                              ext_sec->desc);
2503                         return -EINVAL;
2504                 }
2505
2506                 info_left -= total_record_size;
2507                 sinfo = (void *)sinfo + total_record_size;
2508         }
2509
2510         ext_info = ext_sec->ext_info;
2511         ext_info->len = ext_sec->len - sizeof(__u32);
2512         ext_info->rec_size = record_size;
2513         ext_info->info = info + sizeof(__u32);
2514
2515         return 0;
2516 }
2517
2518 static int btf_ext_setup_func_info(struct btf_ext *btf_ext)
2519 {
2520         struct btf_ext_sec_setup_param param = {
2521                 .off = btf_ext->hdr->func_info_off,
2522                 .len = btf_ext->hdr->func_info_len,
2523                 .min_rec_size = sizeof(struct bpf_func_info_min),
2524                 .ext_info = &btf_ext->func_info,
2525                 .desc = "func_info"
2526         };
2527
2528         return btf_ext_setup_info(btf_ext, &param);
2529 }
2530
2531 static int btf_ext_setup_line_info(struct btf_ext *btf_ext)
2532 {
2533         struct btf_ext_sec_setup_param param = {
2534                 .off = btf_ext->hdr->line_info_off,
2535                 .len = btf_ext->hdr->line_info_len,
2536                 .min_rec_size = sizeof(struct bpf_line_info_min),
2537                 .ext_info = &btf_ext->line_info,
2538                 .desc = "line_info",
2539         };
2540
2541         return btf_ext_setup_info(btf_ext, &param);
2542 }
2543
2544 static int btf_ext_setup_core_relos(struct btf_ext *btf_ext)
2545 {
2546         struct btf_ext_sec_setup_param param = {
2547                 .off = btf_ext->hdr->core_relo_off,
2548                 .len = btf_ext->hdr->core_relo_len,
2549                 .min_rec_size = sizeof(struct bpf_core_relo),
2550                 .ext_info = &btf_ext->core_relo_info,
2551                 .desc = "core_relo",
2552         };
2553
2554         return btf_ext_setup_info(btf_ext, &param);
2555 }
2556
2557 static int btf_ext_parse_hdr(__u8 *data, __u32 data_size)
2558 {
2559         const struct btf_ext_header *hdr = (struct btf_ext_header *)data;
2560
2561         if (data_size < offsetofend(struct btf_ext_header, hdr_len) ||
2562             data_size < hdr->hdr_len) {
2563                 pr_debug("BTF.ext header not found");
2564                 return -EINVAL;
2565         }
2566
2567         if (hdr->magic == bswap_16(BTF_MAGIC)) {
2568                 pr_warn("BTF.ext in non-native endianness is not supported\n");
2569                 return -ENOTSUP;
2570         } else if (hdr->magic != BTF_MAGIC) {
2571                 pr_debug("Invalid BTF.ext magic:%x\n", hdr->magic);
2572                 return -EINVAL;
2573         }
2574
2575         if (hdr->version != BTF_VERSION) {
2576                 pr_debug("Unsupported BTF.ext version:%u\n", hdr->version);
2577                 return -ENOTSUP;
2578         }
2579
2580         if (hdr->flags) {
2581                 pr_debug("Unsupported BTF.ext flags:%x\n", hdr->flags);
2582                 return -ENOTSUP;
2583         }
2584
2585         if (data_size == hdr->hdr_len) {
2586                 pr_debug("BTF.ext has no data\n");
2587                 return -EINVAL;
2588         }
2589
2590         return 0;
2591 }
2592
2593 void btf_ext__free(struct btf_ext *btf_ext)
2594 {
2595         if (IS_ERR_OR_NULL(btf_ext))
2596                 return;
2597         free(btf_ext->data);
2598         free(btf_ext);
2599 }
2600
2601 struct btf_ext *btf_ext__new(__u8 *data, __u32 size)
2602 {
2603         struct btf_ext *btf_ext;
2604         int err;
2605
2606         err = btf_ext_parse_hdr(data, size);
2607         if (err)
2608                 return ERR_PTR(err);
2609
2610         btf_ext = calloc(1, sizeof(struct btf_ext));
2611         if (!btf_ext)
2612                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2613
2614         btf_ext->data_size = size;
2615         btf_ext->data = malloc(size);
2616         if (!btf_ext->data) {
2617                 err = -ENOMEM;
2618                 goto done;
2619         }
2620         memcpy(btf_ext->data, data, size);
2621
2622         if (btf_ext->hdr->hdr_len <
2623             offsetofend(struct btf_ext_header, line_info_len))
2624                 goto done;
2625         err = btf_ext_setup_func_info(btf_ext);
2626         if (err)
2627                 goto done;
2628
2629         err = btf_ext_setup_line_info(btf_ext);
2630         if (err)
2631                 goto done;
2632
2633         if (btf_ext->hdr->hdr_len < offsetofend(struct btf_ext_header, core_relo_len))
2634                 goto done;
2635         err = btf_ext_setup_core_relos(btf_ext);
2636         if (err)
2637                 goto done;
2638
2639 done:
2640         if (err) {
2641                 btf_ext__free(btf_ext);
2642                 return ERR_PTR(err);
2643         }
2644
2645         return btf_ext;
2646 }
2647
2648 const void *btf_ext__get_raw_data(const struct btf_ext *btf_ext, __u32 *size)
2649 {
2650         *size = btf_ext->data_size;
2651         return btf_ext->data;
2652 }
2653
2654 static int btf_ext_reloc_info(const struct btf *btf,
2655                               const struct btf_ext_info *ext_info,
2656                               const char *sec_name, __u32 insns_cnt,
2657                               void **info, __u32 *cnt)
2658 {
2659         __u32 sec_hdrlen = sizeof(struct btf_ext_info_sec);
2660         __u32 i, record_size, existing_len, records_len;
2661         struct btf_ext_info_sec *sinfo;
2662         const char *info_sec_name;
2663         __u64 remain_len;
2664         void *data;
2665
2666         record_size = ext_info->rec_size;
2667         sinfo = ext_info->info;
2668         remain_len = ext_info->len;
2669         while (remain_len > 0) {
2670                 records_len = sinfo->num_info * record_size;
2671                 info_sec_name = btf__name_by_offset(btf, sinfo->sec_name_off);
2672                 if (strcmp(info_sec_name, sec_name)) {
2673                         remain_len -= sec_hdrlen + records_len;
2674                         sinfo = (void *)sinfo + sec_hdrlen + records_len;
2675                         continue;
2676                 }
2677
2678                 existing_len = (*cnt) * record_size;
2679                 data = realloc(*info, existing_len + records_len);
2680                 if (!data)
2681                         return -ENOMEM;
2682
2683                 memcpy(data + existing_len, sinfo->data, records_len);
2684                 /* adjust insn_off only, the rest data will be passed
2685                  * to the kernel.
2686                  */
2687                 for (i = 0; i < sinfo->num_info; i++) {
2688                         __u32 *insn_off;
2689
2690                         insn_off = data + existing_len + (i * record_size);
2691                         *insn_off = *insn_off / sizeof(struct bpf_insn) +
2692                                 insns_cnt;
2693                 }
2694                 *info = data;
2695                 *cnt += sinfo->num_info;
2696                 return 0;
2697         }
2698
2699         return -ENOENT;
2700 }
2701
2702 int btf_ext__reloc_func_info(const struct btf *btf,
2703                              const struct btf_ext *btf_ext,
2704                              const char *sec_name, __u32 insns_cnt,
2705                              void **func_info, __u32 *cnt)
2706 {
2707         return btf_ext_reloc_info(btf, &btf_ext->func_info, sec_name,
2708                                   insns_cnt, func_info, cnt);
2709 }
2710
2711 int btf_ext__reloc_line_info(const struct btf *btf,
2712                              const struct btf_ext *btf_ext,
2713                              const char *sec_name, __u32 insns_cnt,
2714                              void **line_info, __u32 *cnt)
2715 {
2716         return btf_ext_reloc_info(btf, &btf_ext->line_info, sec_name,
2717                                   insns_cnt, line_info, cnt);
2718 }
2719
2720 __u32 btf_ext__func_info_rec_size(const struct btf_ext *btf_ext)
2721 {
2722         return btf_ext->func_info.rec_size;
2723 }
2724
2725 __u32 btf_ext__line_info_rec_size(const struct btf_ext *btf_ext)
2726 {
2727         return btf_ext->line_info.rec_size;
2728 }
2729
2730 struct btf_dedup;
2731
2732 static struct btf_dedup *btf_dedup_new(struct btf *btf, struct btf_ext *btf_ext,
2733                                        const struct btf_dedup_opts *opts);
2734 static void btf_dedup_free(struct btf_dedup *d);
2735 static int btf_dedup_prep(struct btf_dedup *d);
2736 static int btf_dedup_strings(struct btf_dedup *d);
2737 static int btf_dedup_prim_types(struct btf_dedup *d);
2738 static int btf_dedup_struct_types(struct btf_dedup *d);
2739 static int btf_dedup_ref_types(struct btf_dedup *d);
2740 static int btf_dedup_compact_types(struct btf_dedup *d);
2741 static int btf_dedup_remap_types(struct btf_dedup *d);
2742
2743 /*
2744  * Deduplicate BTF types and strings.
2745  *
2746  * BTF dedup algorithm takes as an input `struct btf` representing `.BTF` ELF
2747  * section with all BTF type descriptors and string data. It overwrites that
2748  * memory in-place with deduplicated types and strings without any loss of
2749  * information. If optional `struct btf_ext` representing '.BTF.ext' ELF section
2750  * is provided, all the strings referenced from .BTF.ext section are honored
2751  * and updated to point to the right offsets after deduplication.
2752  *
2753  * If function returns with error, type/string data might be garbled and should
2754  * be discarded.
2755  *
2756  * More verbose and detailed description of both problem btf_dedup is solving,
2757  * as well as solution could be found at:
2758  * https://facebookmicrosites.github.io/bpf/blog/2018/11/14/btf-enhancement.html
2759  *
2760  * Problem description and justification
2761  * =====================================
2762  *
2763  * BTF type information is typically emitted either as a result of conversion
2764  * from DWARF to BTF or directly by compiler. In both cases, each compilation
2765  * unit contains information about a subset of all the types that are used
2766  * in an application. These subsets are frequently overlapping and contain a lot
2767  * of duplicated information when later concatenated together into a single
2768  * binary. This algorithm ensures that each unique type is represented by single
2769  * BTF type descriptor, greatly reducing resulting size of BTF data.
2770  *
2771  * Compilation unit isolation and subsequent duplication of data is not the only
2772  * problem. The same type hierarchy (e.g., struct and all the type that struct
2773  * references) in different compilation units can be represented in BTF to
2774  * various degrees of completeness (or, rather, incompleteness) due to
2775  * struct/union forward declarations.
2776  *
2777  * Let's take a look at an example, that we'll use to better understand the
2778  * problem (and solution). Suppose we have two compilation units, each using
2779  * same `struct S`, but each of them having incomplete type information about
2780  * struct's fields:
2781  *
2782  * // CU #1:
2783  * struct S;
2784  * struct A {
2785  *      int a;
2786  *      struct A* self;
2787  *      struct S* parent;
2788  * };
2789  * struct B;
2790  * struct S {
2791  *      struct A* a_ptr;
2792  *      struct B* b_ptr;
2793  * };
2794  *
2795  * // CU #2:
2796  * struct S;
2797  * struct A;
2798  * struct B {
2799  *      int b;
2800  *      struct B* self;
2801  *      struct S* parent;
2802  * };
2803  * struct S {
2804  *      struct A* a_ptr;
2805  *      struct B* b_ptr;
2806  * };
2807  *
2808  * In case of CU #1, BTF data will know only that `struct B` exist (but no
2809  * more), but will know the complete type information about `struct A`. While
2810  * for CU #2, it will know full type information about `struct B`, but will
2811  * only know about forward declaration of `struct A` (in BTF terms, it will
2812  * have `BTF_KIND_FWD` type descriptor with name `B`).
2813  *
2814  * This compilation unit isolation means that it's possible that there is no
2815  * single CU with complete type information describing structs `S`, `A`, and
2816  * `B`. Also, we might get tons of duplicated and redundant type information.
2817  *
2818  * Additional complication we need to keep in mind comes from the fact that
2819  * types, in general, can form graphs containing cycles, not just DAGs.
2820  *
2821  * While algorithm does deduplication, it also merges and resolves type
2822  * information (unless disabled throught `struct btf_opts`), whenever possible.
2823  * E.g., in the example above with two compilation units having partial type
2824  * information for structs `A` and `B`, the output of algorithm will emit
2825  * a single copy of each BTF type that describes structs `A`, `B`, and `S`
2826  * (as well as type information for `int` and pointers), as if they were defined
2827  * in a single compilation unit as:
2828  *
2829  * struct A {
2830  *      int a;
2831  *      struct A* self;
2832  *      struct S* parent;
2833  * };
2834  * struct B {
2835  *      int b;
2836  *      struct B* self;
2837  *      struct S* parent;
2838  * };
2839  * struct S {
2840  *      struct A* a_ptr;
2841  *      struct B* b_ptr;
2842  * };
2843  *
2844  * Algorithm summary
2845  * =================
2846  *
2847  * Algorithm completes its work in 6 separate passes:
2848  *
2849  * 1. Strings deduplication.
2850  * 2. Primitive types deduplication (int, enum, fwd).
2851  * 3. Struct/union types deduplication.
2852  * 4. Reference types deduplication (pointers, typedefs, arrays, funcs, func
2853  *    protos, and const/volatile/restrict modifiers).
2854  * 5. Types compaction.
2855  * 6. Types remapping.
2856  *
2857  * Algorithm determines canonical type descriptor, which is a single
2858  * representative type for each truly unique type. This canonical type is the
2859  * one that will go into final deduplicated BTF type information. For
2860  * struct/unions, it is also the type that algorithm will merge additional type
2861  * information into (while resolving FWDs), as it discovers it from data in
2862  * other CUs. Each input BTF type eventually gets either mapped to itself, if
2863  * that type is canonical, or to some other type, if that type is equivalent
2864  * and was chosen as canonical representative. This mapping is stored in
2865  * `btf_dedup->map` array. This map is also used to record STRUCT/UNION that
2866  * FWD type got resolved to.
2867  *
2868  * To facilitate fast discovery of canonical types, we also maintain canonical
2869  * index (`btf_dedup->dedup_table`), which maps type descriptor's signature hash
2870  * (i.e., hashed kind, name, size, fields, etc) into a list of canonical types
2871  * that match that signature. With sufficiently good choice of type signature
2872  * hashing function, we can limit number of canonical types for each unique type
2873  * signature to a very small number, allowing to find canonical type for any
2874  * duplicated type very quickly.
2875  *
2876  * Struct/union deduplication is the most critical part and algorithm for
2877  * deduplicating structs/unions is described in greater details in comments for
2878  * `btf_dedup_is_equiv` function.
2879  */
2880 int btf__dedup(struct btf *btf, struct btf_ext *btf_ext,
2881                const struct btf_dedup_opts *opts)
2882 {
2883         struct btf_dedup *d = btf_dedup_new(btf, btf_ext, opts);
2884         int err;
2885
2886         if (IS_ERR(d)) {
2887                 pr_debug("btf_dedup_new failed: %ld", PTR_ERR(d));
2888                 return -EINVAL;
2889         }
2890
2891         if (btf_ensure_modifiable(btf))
2892                 return -ENOMEM;
2893
2894         err = btf_dedup_prep(d);
2895         if (err) {
2896                 pr_debug("btf_dedup_prep failed:%d\n", err);
2897                 goto done;
2898         }
2899         err = btf_dedup_strings(d);
2900         if (err < 0) {
2901                 pr_debug("btf_dedup_strings failed:%d\n", err);
2902                 goto done;
2903         }
2904         err = btf_dedup_prim_types(d);
2905         if (err < 0) {
2906                 pr_debug("btf_dedup_prim_types failed:%d\n", err);
2907                 goto done;
2908         }
2909         err = btf_dedup_struct_types(d);
2910         if (err < 0) {
2911                 pr_debug("btf_dedup_struct_types failed:%d\n", err);
2912                 goto done;
2913         }
2914         err = btf_dedup_ref_types(d);
2915         if (err < 0) {
2916                 pr_debug("btf_dedup_ref_types failed:%d\n", err);
2917                 goto done;
2918         }
2919         err = btf_dedup_compact_types(d);
2920         if (err < 0) {
2921                 pr_debug("btf_dedup_compact_types failed:%d\n", err);
2922                 goto done;
2923         }
2924         err = btf_dedup_remap_types(d);
2925         if (err < 0) {
2926                 pr_debug("btf_dedup_remap_types failed:%d\n", err);
2927                 goto done;
2928         }
2929
2930 done:
2931         btf_dedup_free(d);
2932         return err;
2933 }
2934
2935 #define BTF_UNPROCESSED_ID ((__u32)-1)
2936 #define BTF_IN_PROGRESS_ID ((__u32)-2)
2937
2938 struct btf_dedup {
2939         /* .BTF section to be deduped in-place */
2940         struct btf *btf;
2941         /*
2942          * Optional .BTF.ext section. When provided, any strings referenced
2943          * from it will be taken into account when deduping strings
2944          */
2945         struct btf_ext *btf_ext;
2946         /*
2947          * This is a map from any type's signature hash to a list of possible
2948          * canonical representative type candidates. Hash collisions are
2949          * ignored, so even types of various kinds can share same list of
2950          * candidates, which is fine because we rely on subsequent
2951          * btf_xxx_equal() checks to authoritatively verify type equality.
2952          */
2953         struct hashmap *dedup_table;
2954         /* Canonical types map */
2955         __u32 *map;
2956         /* Hypothetical mapping, used during type graph equivalence checks */
2957         __u32 *hypot_map;
2958         __u32 *hypot_list;
2959         size_t hypot_cnt;
2960         size_t hypot_cap;
2961         /* Whether hypothetical mapping, if successful, would need to adjust
2962          * already canonicalized types (due to a new forward declaration to
2963          * concrete type resolution). In such case, during split BTF dedup
2964          * candidate type would still be considered as different, because base
2965          * BTF is considered to be immutable.
2966          */
2967         bool hypot_adjust_canon;
2968         /* Various option modifying behavior of algorithm */
2969         struct btf_dedup_opts opts;
2970         /* temporary strings deduplication state */
2971         void *strs_data;
2972         size_t strs_cap;
2973         size_t strs_len;
2974         struct hashmap* strs_hash;
2975 };
2976
2977 static long hash_combine(long h, long value)
2978 {
2979         return h * 31 + value;
2980 }
2981
2982 #define for_each_dedup_cand(d, node, hash) \
2983         hashmap__for_each_key_entry(d->dedup_table, node, (void *)hash)
2984
2985 static int btf_dedup_table_add(struct btf_dedup *d, long hash, __u32 type_id)
2986 {
2987         return hashmap__append(d->dedup_table,
2988                                (void *)hash, (void *)(long)type_id);
2989 }
2990
2991 static int btf_dedup_hypot_map_add(struct btf_dedup *d,
2992                                    __u32 from_id, __u32 to_id)
2993 {
2994         if (d->hypot_cnt == d->hypot_cap) {
2995                 __u32 *new_list;
2996
2997                 d->hypot_cap += max((size_t)16, d->hypot_cap / 2);
2998                 new_list = libbpf_reallocarray(d->hypot_list, d->hypot_cap, sizeof(__u32));
2999                 if (!new_list)
3000                         return -ENOMEM;
3001                 d->hypot_list = new_list;
3002         }
3003         d->hypot_list[d->hypot_cnt++] = from_id;
3004         d->hypot_map[from_id] = to_id;
3005         return 0;
3006 }
3007
3008 static void btf_dedup_clear_hypot_map(struct btf_dedup *d)
3009 {
3010         int i;
3011
3012         for (i = 0; i < d->hypot_cnt; i++)
3013                 d->hypot_map[d->hypot_list[i]] = BTF_UNPROCESSED_ID;
3014         d->hypot_cnt = 0;
3015         d->hypot_adjust_canon = false;
3016 }
3017
3018 static void btf_dedup_free(struct btf_dedup *d)
3019 {
3020         hashmap__free(d->dedup_table);
3021         d->dedup_table = NULL;
3022
3023         free(d->map);
3024         d->map = NULL;
3025
3026         free(d->hypot_map);
3027         d->hypot_map = NULL;
3028
3029         free(d->hypot_list);
3030         d->hypot_list = NULL;
3031
3032         free(d);
3033 }
3034
3035 static size_t btf_dedup_identity_hash_fn(const void *key, void *ctx)
3036 {
3037         return (size_t)key;
3038 }
3039
3040 static size_t btf_dedup_collision_hash_fn(const void *key, void *ctx)
3041 {
3042         return 0;
3043 }
3044
3045 static bool btf_dedup_equal_fn(const void *k1, const void *k2, void *ctx)
3046 {
3047         return k1 == k2;
3048 }
3049
3050 static struct btf_dedup *btf_dedup_new(struct btf *btf, struct btf_ext *btf_ext,
3051                                        const struct btf_dedup_opts *opts)
3052 {
3053         struct btf_dedup *d = calloc(1, sizeof(struct btf_dedup));
3054         hashmap_hash_fn hash_fn = btf_dedup_identity_hash_fn;
3055         int i, err = 0, type_cnt;
3056
3057         if (!d)
3058                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
3059
3060         d->opts.dont_resolve_fwds = opts && opts->dont_resolve_fwds;
3061         /* dedup_table_size is now used only to force collisions in tests */
3062         if (opts && opts->dedup_table_size == 1)
3063                 hash_fn = btf_dedup_collision_hash_fn;
3064
3065         d->btf = btf;
3066         d->btf_ext = btf_ext;
3067
3068         d->dedup_table = hashmap__new(hash_fn, btf_dedup_equal_fn, NULL);
3069         if (IS_ERR(d->dedup_table)) {
3070                 err = PTR_ERR(d->dedup_table);
3071                 d->dedup_table = NULL;
3072                 goto done;
3073         }
3074
3075         type_cnt = btf__get_nr_types(btf) + 1;
3076         d->map = malloc(sizeof(__u32) * type_cnt);
3077         if (!d->map) {
3078                 err = -ENOMEM;
3079                 goto done;
3080         }
3081         /* special BTF "void" type is made canonical immediately */
3082         d->map[0] = 0;
3083         for (i = 1; i < type_cnt; i++) {
3084                 struct btf_type *t = btf_type_by_id(d->btf, i);
3085
3086                 /* VAR and DATASEC are never deduped and are self-canonical */
3087                 if (btf_is_var(t) || btf_is_datasec(t))
3088                         d->map[i] = i;
3089                 else
3090                         d->map[i] = BTF_UNPROCESSED_ID;
3091         }
3092
3093         d->hypot_map = malloc(sizeof(__u32) * type_cnt);
3094         if (!d->hypot_map) {
3095                 err = -ENOMEM;
3096                 goto done;
3097         }
3098         for (i = 0; i < type_cnt; i++)
3099                 d->hypot_map[i] = BTF_UNPROCESSED_ID;
3100
3101 done:
3102         if (err) {
3103                 btf_dedup_free(d);
3104                 return ERR_PTR(err);
3105         }
3106
3107         return d;
3108 }
3109
3110 typedef int (*str_off_fn_t)(__u32 *str_off_ptr, void *ctx);
3111
3112 /*
3113  * Iterate over all possible places in .BTF and .BTF.ext that can reference
3114  * string and pass pointer to it to a provided callback `fn`.
3115  */
3116 static int btf_for_each_str_off(struct btf_dedup *d, str_off_fn_t fn, void *ctx)
3117 {
3118         void *line_data_cur, *line_data_end;
3119         int i, j, r, rec_size;
3120         struct btf_type *t;
3121
3122         for (i = 0; i < d->btf->nr_types; i++) {
3123                 t = btf_type_by_id(d->btf, d->btf->start_id + i);
3124                 r = fn(&t->name_off, ctx);
3125                 if (r)
3126                         return r;
3127
3128                 switch (btf_kind(t)) {
3129                 case BTF_KIND_STRUCT:
3130                 case BTF_KIND_UNION: {
3131                         struct btf_member *m = btf_members(t);
3132                         __u16 vlen = btf_vlen(t);
3133
3134                         for (j = 0; j < vlen; j++) {
3135                                 r = fn(&m->name_off, ctx);
3136                                 if (r)
3137                                         return r;
3138                                 m++;
3139                         }
3140                         break;
3141                 }
3142                 case BTF_KIND_ENUM: {
3143                         struct btf_enum *m = btf_enum(t);
3144                         __u16 vlen = btf_vlen(t);
3145
3146                         for (j = 0; j < vlen; j++) {
3147                                 r = fn(&m->name_off, ctx);
3148                                 if (r)
3149                                         return r;
3150                                 m++;
3151                         }
3152                         break;
3153                 }
3154                 case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
3155                         struct btf_param *m = btf_params(t);
3156                         __u16 vlen = btf_vlen(t);
3157
3158                         for (j = 0; j < vlen; j++) {
3159                                 r = fn(&m->name_off, ctx);
3160                                 if (r)
3161                                         return r;
3162                                 m++;
3163                         }
3164                         break;
3165                 }
3166                 default:
3167                         break;
3168                 }
3169         }
3170
3171         if (!d->btf_ext)
3172                 return 0;
3173
3174         line_data_cur = d->btf_ext->line_info.info;
3175         line_data_end = d->btf_ext->line_info.info + d->btf_ext->line_info.len;
3176         rec_size = d->btf_ext->line_info.rec_size;
3177
3178         while (line_data_cur < line_data_end) {
3179                 struct btf_ext_info_sec *sec = line_data_cur;
3180                 struct bpf_line_info_min *line_info;
3181                 __u32 num_info = sec->num_info;
3182
3183                 r = fn(&sec->sec_name_off, ctx);
3184                 if (r)
3185                         return r;
3186
3187                 line_data_cur += sizeof(struct btf_ext_info_sec);
3188                 for (i = 0; i < num_info; i++) {
3189                         line_info = line_data_cur;
3190                         r = fn(&line_info->file_name_off, ctx);
3191                         if (r)
3192                                 return r;
3193                         r = fn(&line_info->line_off, ctx);
3194                         if (r)
3195                                 return r;
3196                         line_data_cur += rec_size;
3197                 }
3198         }
3199
3200         return 0;
3201 }
3202
3203 static int strs_dedup_remap_str_off(__u32 *str_off_ptr, void *ctx)
3204 {
3205         struct btf_dedup *d = ctx;
3206         __u32 str_off = *str_off_ptr;
3207         long old_off, new_off, len;
3208         const char *s;
3209         void *p;
3210         int err;
3211
3212         /* don't touch empty string or string in main BTF */
3213         if (str_off == 0 || str_off < d->btf->start_str_off)
3214                 return 0;
3215
3216         s = btf__str_by_offset(d->btf, str_off);
3217         if (d->btf->base_btf) {
3218                 err = btf__find_str(d->btf->base_btf, s);
3219                 if (err >= 0) {
3220                         *str_off_ptr = err;
3221                         return 0;
3222                 }
3223                 if (err != -ENOENT)
3224                         return err;
3225         }
3226
3227         len = strlen(s) + 1;
3228
3229         new_off = d->strs_len;
3230         p = btf_add_mem(&d->strs_data, &d->strs_cap, 1, new_off, BTF_MAX_STR_OFFSET, len);
3231         if (!p)
3232                 return -ENOMEM;
3233
3234         memcpy(p, s, len);
3235
3236         /* Now attempt to add the string, but only if the string with the same
3237          * contents doesn't exist already (HASHMAP_ADD strategy). If such
3238          * string exists, we'll get its offset in old_off (that's old_key).
3239          */
3240         err = hashmap__insert(d->strs_hash, (void *)new_off, (void *)new_off,
3241                               HASHMAP_ADD, (const void **)&old_off, NULL);
3242         if (err == -EEXIST) {
3243                 *str_off_ptr = d->btf->start_str_off + old_off;
3244         } else if (err) {
3245                 return err;
3246         } else {
3247                 *str_off_ptr = d->btf->start_str_off + new_off;
3248                 d->strs_len += len;
3249         }
3250         return 0;
3251 }
3252
3253 /*
3254  * Dedup string and filter out those that are not referenced from either .BTF
3255  * or .BTF.ext (if provided) sections.
3256  *
3257  * This is done by building index of all strings in BTF's string section,
3258  * then iterating over all entities that can reference strings (e.g., type
3259  * names, struct field names, .BTF.ext line info, etc) and marking corresponding
3260  * strings as used. After that all used strings are deduped and compacted into
3261  * sequential blob of memory and new offsets are calculated. Then all the string
3262  * references are iterated again and rewritten using new offsets.
3263  */
3264 static int btf_dedup_strings(struct btf_dedup *d)
3265 {
3266         char *s;
3267         int err;
3268
3269         if (d->btf->strs_deduped)
3270                 return 0;
3271
3272         /* temporarily switch to use btf_dedup's strs_data for strings for hash
3273          * functions; later we'll just transfer hashmap to struct btf as is,
3274          * along the strs_data
3275          */
3276         d->btf->strs_data_ptr = &d->strs_data;
3277
3278         d->strs_hash = hashmap__new(strs_hash_fn, strs_hash_equal_fn, d->btf);
3279         if (IS_ERR(d->strs_hash)) {
3280                 err = PTR_ERR(d->strs_hash);
3281                 d->strs_hash = NULL;
3282                 goto err_out;
3283         }
3284
3285         if (!d->btf->base_btf) {
3286                 s = btf_add_mem(&d->strs_data, &d->strs_cap, 1, d->strs_len, BTF_MAX_STR_OFFSET, 1);
3287                 if (!s)
3288                         return -ENOMEM;
3289                 /* initial empty string */
3290                 s[0] = 0;
3291                 d->strs_len = 1;
3292
3293                 /* insert empty string; we won't be looking it up during strings
3294                  * dedup, but it's good to have it for generic BTF string lookups
3295                  */
3296                 err = hashmap__insert(d->strs_hash, (void *)0, (void *)0,
3297                                       HASHMAP_ADD, NULL, NULL);
3298                 if (err)
3299                         goto err_out;
3300         }
3301
3302         /* remap string offsets */
3303         err = btf_for_each_str_off(d, strs_dedup_remap_str_off, d);
3304         if (err)
3305                 goto err_out;
3306
3307         /* replace BTF string data and hash with deduped ones */
3308         free(d->btf->strs_data);
3309         hashmap__free(d->btf->strs_hash);
3310         d->btf->strs_data = d->strs_data;
3311         d->btf->strs_data_cap = d->strs_cap;
3312         d->btf->hdr->str_len = d->strs_len;
3313         d->btf->strs_hash = d->strs_hash;
3314         /* now point strs_data_ptr back to btf->strs_data */
3315         d->btf->strs_data_ptr = &d->btf->strs_data;
3316
3317         d->strs_data = d->strs_hash = NULL;
3318         d->strs_len = d->strs_cap = 0;
3319         d->btf->strs_deduped = true;
3320         return 0;
3321
3322 err_out:
3323         free(d->strs_data);
3324         hashmap__free(d->strs_hash);
3325         d->strs_data = d->strs_hash = NULL;
3326         d->strs_len = d->strs_cap = 0;
3327
3328         /* restore strings pointer for existing d->btf->strs_hash back */
3329         d->btf->strs_data_ptr = &d->strs_data;
3330
3331         return err;
3332 }
3333
3334 static long btf_hash_common(struct btf_type *t)
3335 {
3336         long h;
3337
3338         h = hash_combine(0, t->name_off);
3339         h = hash_combine(h, t->info);
3340         h = hash_combine(h, t->size);
3341         return h;
3342 }
3343
3344 static bool btf_equal_common(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3345 {
3346         return t1->name_off == t2->name_off &&
3347                t1->info == t2->info &&
3348                t1->size == t2->size;
3349 }
3350
3351 /* Calculate type signature hash of INT. */
3352 static long btf_hash_int(struct btf_type *t)
3353 {
3354         __u32 info = *(__u32 *)(t + 1);
3355         long h;
3356
3357         h = btf_hash_common(t);
3358         h = hash_combine(h, info);
3359         return h;
3360 }
3361
3362 /* Check structural equality of two INTs. */
3363 static bool btf_equal_int(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3364 {
3365         __u32 info1, info2;
3366
3367         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3368                 return false;
3369         info1 = *(__u32 *)(t1 + 1);
3370         info2 = *(__u32 *)(t2 + 1);
3371         return info1 == info2;
3372 }
3373
3374 /* Calculate type signature hash of ENUM. */
3375 static long btf_hash_enum(struct btf_type *t)
3376 {
3377         long h;
3378
3379         /* don't hash vlen and enum members to support enum fwd resolving */
3380         h = hash_combine(0, t->name_off);
3381         h = hash_combine(h, t->info & ~0xffff);
3382         h = hash_combine(h, t->size);
3383         return h;
3384 }
3385
3386 /* Check structural equality of two ENUMs. */
3387 static bool btf_equal_enum(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3388 {
3389         const struct btf_enum *m1, *m2;
3390         __u16 vlen;
3391         int i;
3392
3393         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3394                 return false;
3395
3396         vlen = btf_vlen(t1);
3397         m1 = btf_enum(t1);
3398         m2 = btf_enum(t2);
3399         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3400                 if (m1->name_off != m2->name_off || m1->val != m2->val)
3401                         return false;
3402                 m1++;
3403                 m2++;
3404         }
3405         return true;
3406 }
3407
3408 static inline bool btf_is_enum_fwd(struct btf_type *t)
3409 {
3410         return btf_is_enum(t) && btf_vlen(t) == 0;
3411 }
3412
3413 static bool btf_compat_enum(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3414 {
3415         if (!btf_is_enum_fwd(t1) && !btf_is_enum_fwd(t2))
3416                 return btf_equal_enum(t1, t2);
3417         /* ignore vlen when comparing */
3418         return t1->name_off == t2->name_off &&
3419                (t1->info & ~0xffff) == (t2->info & ~0xffff) &&
3420                t1->size == t2->size;
3421 }
3422
3423 /*
3424  * Calculate type signature hash of STRUCT/UNION, ignoring referenced type IDs,
3425  * as referenced type IDs equivalence is established separately during type
3426  * graph equivalence check algorithm.
3427  */
3428 static long btf_hash_struct(struct btf_type *t)
3429 {
3430         const struct btf_member *member = btf_members(t);
3431         __u32 vlen = btf_vlen(t);
3432         long h = btf_hash_common(t);
3433         int i;
3434
3435         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3436                 h = hash_combine(h, member->name_off);
3437                 h = hash_combine(h, member->offset);
3438                 /* no hashing of referenced type ID, it can be unresolved yet */
3439                 member++;
3440         }
3441         return h;
3442 }
3443
3444 /*
3445  * Check structural compatibility of two FUNC_PROTOs, ignoring referenced type
3446  * IDs. This check is performed during type graph equivalence check and
3447  * referenced types equivalence is checked separately.
3448  */
3449 static bool btf_shallow_equal_struct(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3450 {
3451         const struct btf_member *m1, *m2;
3452         __u16 vlen;
3453         int i;
3454
3455         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3456                 return false;
3457
3458         vlen = btf_vlen(t1);
3459         m1 = btf_members(t1);
3460         m2 = btf_members(t2);
3461         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3462                 if (m1->name_off != m2->name_off || m1->offset != m2->offset)
3463                         return false;
3464                 m1++;
3465                 m2++;
3466         }
3467         return true;
3468 }
3469
3470 /*
3471  * Calculate type signature hash of ARRAY, including referenced type IDs,
3472  * under assumption that they were already resolved to canonical type IDs and
3473  * are not going to change.
3474  */
3475 static long btf_hash_array(struct btf_type *t)
3476 {
3477         const struct btf_array *info = btf_array(t);
3478         long h = btf_hash_common(t);
3479
3480         h = hash_combine(h, info->type);
3481         h = hash_combine(h, info->index_type);
3482         h = hash_combine(h, info->nelems);
3483         return h;
3484 }
3485
3486 /*
3487  * Check exact equality of two ARRAYs, taking into account referenced
3488  * type IDs, under assumption that they were already resolved to canonical
3489  * type IDs and are not going to change.
3490  * This function is called during reference types deduplication to compare
3491  * ARRAY to potential canonical representative.
3492  */
3493 static bool btf_equal_array(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3494 {
3495         const struct btf_array *info1, *info2;
3496
3497         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3498                 return false;
3499
3500         info1 = btf_array(t1);
3501         info2 = btf_array(t2);
3502         return info1->type == info2->type &&
3503                info1->index_type == info2->index_type &&
3504                info1->nelems == info2->nelems;
3505 }
3506
3507 /*
3508  * Check structural compatibility of two ARRAYs, ignoring referenced type
3509  * IDs. This check is performed during type graph equivalence check and
3510  * referenced types equivalence is checked separately.
3511  */
3512 static bool btf_compat_array(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3513 {
3514         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3515                 return false;
3516
3517         return btf_array(t1)->nelems == btf_array(t2)->nelems;
3518 }
3519
3520 /*
3521  * Calculate type signature hash of FUNC_PROTO, including referenced type IDs,
3522  * under assumption that they were already resolved to canonical type IDs and
3523  * are not going to change.
3524  */
3525 static long btf_hash_fnproto(struct btf_type *t)
3526 {
3527         const struct btf_param *member = btf_params(t);
3528         __u16 vlen = btf_vlen(t);
3529         long h = btf_hash_common(t);
3530         int i;
3531
3532         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3533                 h = hash_combine(h, member->name_off);
3534                 h = hash_combine(h, member->type);
3535                 member++;
3536         }
3537         return h;
3538 }
3539
3540 /*
3541  * Check exact equality of two FUNC_PROTOs, taking into account referenced
3542  * type IDs, under assumption that they were already resolved to canonical
3543  * type IDs and are not going to change.
3544  * This function is called during reference types deduplication to compare
3545  * FUNC_PROTO to potential canonical representative.
3546  */
3547 static bool btf_equal_fnproto(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3548 {
3549         const struct btf_param *m1, *m2;
3550         __u16 vlen;
3551         int i;
3552
3553         if (!btf_equal_common(t1, t2))
3554                 return false;
3555
3556         vlen = btf_vlen(t1);
3557         m1 = btf_params(t1);
3558         m2 = btf_params(t2);
3559         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3560                 if (m1->name_off != m2->name_off || m1->type != m2->type)
3561                         return false;
3562                 m1++;
3563                 m2++;
3564         }
3565         return true;
3566 }
3567
3568 /*
3569  * Check structural compatibility of two FUNC_PROTOs, ignoring referenced type
3570  * IDs. This check is performed during type graph equivalence check and
3571  * referenced types equivalence is checked separately.
3572  */
3573 static bool btf_compat_fnproto(struct btf_type *t1, struct btf_type *t2)
3574 {
3575         const struct btf_param *m1, *m2;
3576         __u16 vlen;
3577         int i;
3578
3579         /* skip return type ID */
3580         if (t1->name_off != t2->name_off || t1->info != t2->info)
3581                 return false;
3582
3583         vlen = btf_vlen(t1);
3584         m1 = btf_params(t1);
3585         m2 = btf_params(t2);
3586         for (i = 0; i < vlen; i++) {
3587                 if (m1->name_off != m2->name_off)
3588                         return false;
3589                 m1++;
3590                 m2++;
3591         }
3592         return true;
3593 }
3594
3595 /* Prepare split BTF for deduplication by calculating hashes of base BTF's
3596  * types and initializing the rest of the state (canonical type mapping) for
3597  * the fixed base BTF part.
3598  */
3599 static int btf_dedup_prep(struct btf_dedup *d)
3600 {
3601         struct btf_type *t;
3602         int type_id;
3603         long h;
3604
3605         if (!d->btf->base_btf)
3606                 return 0;
3607
3608         for (type_id = 1; type_id < d->btf->start_id; type_id++) {
3609                 t = btf_type_by_id(d->btf, type_id);
3610
3611                 /* all base BTF types are self-canonical by definition */
3612                 d->map[type_id] = type_id;
3613
3614                 switch (btf_kind(t)) {
3615                 case BTF_KIND_VAR:
3616                 case BTF_KIND_DATASEC:
3617                         /* VAR and DATASEC are never hash/deduplicated */
3618                         continue;
3619                 case BTF_KIND_CONST:
3620                 case BTF_KIND_VOLATILE:
3621                 case BTF_KIND_RESTRICT:
3622                 case BTF_KIND_PTR:
3623                 case BTF_KIND_FWD:
3624                 case BTF_KIND_TYPEDEF:
3625                 case BTF_KIND_FUNC:
3626                         h = btf_hash_common(t);
3627                         break;
3628                 case BTF_KIND_INT:
3629                         h = btf_hash_int(t);
3630                         break;
3631                 case BTF_KIND_ENUM:
3632                         h = btf_hash_enum(t);
3633                         break;
3634                 case BTF_KIND_STRUCT:
3635                 case BTF_KIND_UNION:
3636                         h = btf_hash_struct(t);
3637                         break;
3638                 case BTF_KIND_ARRAY:
3639                         h = btf_hash_array(t);
3640                         break;
3641                 case BTF_KIND_FUNC_PROTO:
3642                         h = btf_hash_fnproto(t);
3643                         break;
3644                 default:
3645                         pr_debug("unknown kind %d for type [%d]\n", btf_kind(t), type_id);
3646                         return -EINVAL;
3647                 }
3648                 if (btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
3649                         return -ENOMEM;
3650         }
3651
3652         return 0;
3653 }
3654
3655 /*
3656  * Deduplicate primitive types, that can't reference other types, by calculating
3657  * their type signature hash and comparing them with any possible canonical
3658  * candidate. If no canonical candidate matches, type itself is marked as
3659  * canonical and is added into `btf_dedup->dedup_table` as another candidate.
3660  */
3661 static int btf_dedup_prim_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
3662 {
3663         struct btf_type *t = btf_type_by_id(d->btf, type_id);
3664         struct hashmap_entry *hash_entry;
3665         struct btf_type *cand;
3666         /* if we don't find equivalent type, then we are canonical */
3667         __u32 new_id = type_id;
3668         __u32 cand_id;
3669         long h;
3670
3671         switch (btf_kind(t)) {
3672         case BTF_KIND_CONST:
3673         case BTF_KIND_VOLATILE:
3674         case BTF_KIND_RESTRICT:
3675         case BTF_KIND_PTR:
3676         case BTF_KIND_TYPEDEF:
3677         case BTF_KIND_ARRAY:
3678         case BTF_KIND_STRUCT:
3679         case BTF_KIND_UNION:
3680         case BTF_KIND_FUNC:
3681         case BTF_KIND_FUNC_PROTO:
3682         case BTF_KIND_VAR:
3683         case BTF_KIND_DATASEC:
3684                 return 0;
3685
3686         case BTF_KIND_INT:
3687                 h = btf_hash_int(t);
3688                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
3689                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
3690                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
3691                         if (btf_equal_int(t, cand)) {
3692                                 new_id = cand_id;
3693                                 break;
3694                         }
3695                 }
3696                 break;
3697
3698         case BTF_KIND_ENUM:
3699                 h = btf_hash_enum(t);
3700                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
3701                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
3702                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
3703                         if (btf_equal_enum(t, cand)) {
3704                                 new_id = cand_id;
3705                                 break;
3706                         }
3707                         if (d->opts.dont_resolve_fwds)
3708                                 continue;
3709                         if (btf_compat_enum(t, cand)) {
3710                                 if (btf_is_enum_fwd(t)) {
3711                                         /* resolve fwd to full enum */
3712                                         new_id = cand_id;
3713                                         break;
3714                                 }
3715                                 /* resolve canonical enum fwd to full enum */
3716                                 d->map[cand_id] = type_id;
3717                         }
3718                 }
3719                 break;
3720
3721         case BTF_KIND_FWD:
3722                 h = btf_hash_common(t);
3723                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
3724                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
3725                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
3726                         if (btf_equal_common(t, cand)) {
3727                                 new_id = cand_id;
3728                                 break;
3729                         }
3730                 }
3731                 break;
3732
3733         default:
3734                 return -EINVAL;
3735         }
3736
3737         d->map[type_id] = new_id;
3738         if (type_id == new_id && btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
3739                 return -ENOMEM;
3740
3741         return 0;
3742 }
3743
3744 static int btf_dedup_prim_types(struct btf_dedup *d)
3745 {
3746         int i, err;
3747
3748         for (i = 0; i < d->btf->nr_types; i++) {
3749                 err = btf_dedup_prim_type(d, d->btf->start_id + i);
3750                 if (err)
3751                         return err;
3752         }
3753         return 0;
3754 }
3755
3756 /*
3757  * Check whether type is already mapped into canonical one (could be to itself).
3758  */
3759 static inline bool is_type_mapped(struct btf_dedup *d, uint32_t type_id)
3760 {
3761         return d->map[type_id] <= BTF_MAX_NR_TYPES;
3762 }
3763
3764 /*
3765  * Resolve type ID into its canonical type ID, if any; otherwise return original
3766  * type ID. If type is FWD and is resolved into STRUCT/UNION already, follow
3767  * STRUCT/UNION link and resolve it into canonical type ID as well.
3768  */
3769 static inline __u32 resolve_type_id(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
3770 {
3771         while (is_type_mapped(d, type_id) && d->map[type_id] != type_id)
3772                 type_id = d->map[type_id];
3773         return type_id;
3774 }
3775
3776 /*
3777  * Resolve FWD to underlying STRUCT/UNION, if any; otherwise return original
3778  * type ID.
3779  */
3780 static uint32_t resolve_fwd_id(struct btf_dedup *d, uint32_t type_id)
3781 {
3782         __u32 orig_type_id = type_id;
3783
3784         if (!btf_is_fwd(btf__type_by_id(d->btf, type_id)))
3785                 return type_id;
3786
3787         while (is_type_mapped(d, type_id) && d->map[type_id] != type_id)
3788                 type_id = d->map[type_id];
3789
3790         if (!btf_is_fwd(btf__type_by_id(d->btf, type_id)))
3791                 return type_id;
3792
3793         return orig_type_id;
3794 }
3795
3796
3797 static inline __u16 btf_fwd_kind(struct btf_type *t)
3798 {
3799         return btf_kflag(t) ? BTF_KIND_UNION : BTF_KIND_STRUCT;
3800 }
3801
3802 /* Check if given two types are identical ARRAY definitions */
3803 static int btf_dedup_identical_arrays(struct btf_dedup *d, __u32 id1, __u32 id2)
3804 {
3805         struct btf_type *t1, *t2;
3806
3807         t1 = btf_type_by_id(d->btf, id1);
3808         t2 = btf_type_by_id(d->btf, id2);
3809         if (!btf_is_array(t1) || !btf_is_array(t2))
3810                 return 0;
3811
3812         return btf_equal_array(t1, t2);
3813 }
3814
3815 /*
3816  * Check equivalence of BTF type graph formed by candidate struct/union (we'll
3817  * call it "candidate graph" in this description for brevity) to a type graph
3818  * formed by (potential) canonical struct/union ("canonical graph" for brevity
3819  * here, though keep in mind that not all types in canonical graph are
3820  * necessarily canonical representatives themselves, some of them might be
3821  * duplicates or its uniqueness might not have been established yet).
3822  * Returns:
3823  *  - >0, if type graphs are equivalent;
3824  *  -  0, if not equivalent;
3825  *  - <0, on error.
3826  *
3827  * Algorithm performs side-by-side DFS traversal of both type graphs and checks
3828  * equivalence of BTF types at each step. If at any point BTF types in candidate
3829  * and canonical graphs are not compatible structurally, whole graphs are
3830  * incompatible. If types are structurally equivalent (i.e., all information
3831  * except referenced type IDs is exactly the same), a mapping from `canon_id` to
3832  * a `cand_id` is recored in hypothetical mapping (`btf_dedup->hypot_map`).
3833  * If a type references other types, then those referenced types are checked
3834  * for equivalence recursively.
3835  *
3836  * During DFS traversal, if we find that for current `canon_id` type we
3837  * already have some mapping in hypothetical map, we check for two possible
3838  * situations:
3839  *   - `canon_id` is mapped to exactly the same type as `cand_id`. This will
3840  *     happen when type graphs have cycles. In this case we assume those two
3841  *     types are equivalent.
3842  *   - `canon_id` is mapped to different type. This is contradiction in our
3843  *     hypothetical mapping, because same graph in canonical graph corresponds
3844  *     to two different types in candidate graph, which for equivalent type
3845  *     graphs shouldn't happen. This condition terminates equivalence check
3846  *     with negative result.
3847  *
3848  * If type graphs traversal exhausts types to check and find no contradiction,
3849  * then type graphs are equivalent.
3850  *
3851  * When checking types for equivalence, there is one special case: FWD types.
3852  * If FWD type resolution is allowed and one of the types (either from canonical
3853  * or candidate graph) is FWD and other is STRUCT/UNION (depending on FWD's kind
3854  * flag) and their names match, hypothetical mapping is updated to point from
3855  * FWD to STRUCT/UNION. If graphs will be determined as equivalent successfully,
3856  * this mapping will be used to record FWD -> STRUCT/UNION mapping permanently.
3857  *
3858  * Technically, this could lead to incorrect FWD to STRUCT/UNION resolution,
3859  * if there are two exactly named (or anonymous) structs/unions that are
3860  * compatible structurally, one of which has FWD field, while other is concrete
3861  * STRUCT/UNION, but according to C sources they are different structs/unions
3862  * that are referencing different types with the same name. This is extremely
3863  * unlikely to happen, but btf_dedup API allows to disable FWD resolution if
3864  * this logic is causing problems.
3865  *
3866  * Doing FWD resolution means that both candidate and/or canonical graphs can
3867  * consists of portions of the graph that come from multiple compilation units.
3868  * This is due to the fact that types within single compilation unit are always
3869  * deduplicated and FWDs are already resolved, if referenced struct/union
3870  * definiton is available. So, if we had unresolved FWD and found corresponding
3871  * STRUCT/UNION, they will be from different compilation units. This
3872  * consequently means that when we "link" FWD to corresponding STRUCT/UNION,
3873  * type graph will likely have at least two different BTF types that describe
3874  * same type (e.g., most probably there will be two different BTF types for the
3875  * same 'int' primitive type) and could even have "overlapping" parts of type
3876  * graph that describe same subset of types.
3877  *
3878  * This in turn means that our assumption that each type in canonical graph
3879  * must correspond to exactly one type in candidate graph might not hold
3880  * anymore and will make it harder to detect contradictions using hypothetical
3881  * map. To handle this problem, we allow to follow FWD -> STRUCT/UNION
3882  * resolution only in canonical graph. FWDs in candidate graphs are never
3883  * resolved. To see why it's OK, let's check all possible situations w.r.t. FWDs
3884  * that can occur:
3885  *   - Both types in canonical and candidate graphs are FWDs. If they are
3886  *     structurally equivalent, then they can either be both resolved to the
3887  *     same STRUCT/UNION or not resolved at all. In both cases they are
3888  *     equivalent and there is no need to resolve FWD on candidate side.
3889  *   - Both types in canonical and candidate graphs are concrete STRUCT/UNION,
3890  *     so nothing to resolve as well, algorithm will check equivalence anyway.
3891  *   - Type in canonical graph is FWD, while type in candidate is concrete
3892  *     STRUCT/UNION. In this case candidate graph comes from single compilation
3893  *     unit, so there is exactly one BTF type for each unique C type. After
3894  *     resolving FWD into STRUCT/UNION, there might be more than one BTF type
3895  *     in canonical graph mapping to single BTF type in candidate graph, but
3896  *     because hypothetical mapping maps from canonical to candidate types, it's
3897  *     alright, and we still maintain the property of having single `canon_id`
3898  *     mapping to single `cand_id` (there could be two different `canon_id`
3899  *     mapped to the same `cand_id`, but it's not contradictory).
3900  *   - Type in canonical graph is concrete STRUCT/UNION, while type in candidate
3901  *     graph is FWD. In this case we are just going to check compatibility of
3902  *     STRUCT/UNION and corresponding FWD, and if they are compatible, we'll
3903  *     assume that whatever STRUCT/UNION FWD resolves to must be equivalent to
3904  *     a concrete STRUCT/UNION from canonical graph. If the rest of type graphs
3905  *     turn out equivalent, we'll re-resolve FWD to concrete STRUCT/UNION from
3906  *     canonical graph.
3907  */
3908 static int btf_dedup_is_equiv(struct btf_dedup *d, __u32 cand_id,
3909                               __u32 canon_id)
3910 {
3911         struct btf_type *cand_type;
3912         struct btf_type *canon_type;
3913         __u32 hypot_type_id;
3914         __u16 cand_kind;
3915         __u16 canon_kind;
3916         int i, eq;
3917
3918         /* if both resolve to the same canonical, they must be equivalent */
3919         if (resolve_type_id(d, cand_id) == resolve_type_id(d, canon_id))
3920                 return 1;
3921
3922         canon_id = resolve_fwd_id(d, canon_id);
3923
3924         hypot_type_id = d->hypot_map[canon_id];
3925         if (hypot_type_id <= BTF_MAX_NR_TYPES) {
3926                 /* In some cases compiler will generate different DWARF types
3927                  * for *identical* array type definitions and use them for
3928                  * different fields within the *same* struct. This breaks type
3929                  * equivalence check, which makes an assumption that candidate
3930                  * types sub-graph has a consistent and deduped-by-compiler
3931                  * types within a single CU. So work around that by explicitly
3932                  * allowing identical array types here.
3933                  */
3934                 return hypot_type_id == cand_id ||
3935                        btf_dedup_identical_arrays(d, hypot_type_id, cand_id);
3936         }
3937
3938         if (btf_dedup_hypot_map_add(d, canon_id, cand_id))
3939                 return -ENOMEM;
3940
3941         cand_type = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
3942         canon_type = btf_type_by_id(d->btf, canon_id);
3943         cand_kind = btf_kind(cand_type);
3944         canon_kind = btf_kind(canon_type);
3945
3946         if (cand_type->name_off != canon_type->name_off)
3947                 return 0;
3948
3949         /* FWD <--> STRUCT/UNION equivalence check, if enabled */
3950         if (!d->opts.dont_resolve_fwds
3951             && (cand_kind == BTF_KIND_FWD || canon_kind == BTF_KIND_FWD)
3952             && cand_kind != canon_kind) {
3953                 __u16 real_kind;
3954                 __u16 fwd_kind;
3955
3956                 if (cand_kind == BTF_KIND_FWD) {
3957                         real_kind = canon_kind;
3958                         fwd_kind = btf_fwd_kind(cand_type);
3959                 } else {
3960                         real_kind = cand_kind;
3961                         fwd_kind = btf_fwd_kind(canon_type);
3962                         /* we'd need to resolve base FWD to STRUCT/UNION */
3963                         if (fwd_kind == real_kind && canon_id < d->btf->start_id)
3964                                 d->hypot_adjust_canon = true;
3965                 }
3966                 return fwd_kind == real_kind;
3967         }
3968
3969         if (cand_kind != canon_kind)
3970                 return 0;
3971
3972         switch (cand_kind) {
3973         case BTF_KIND_INT:
3974                 return btf_equal_int(cand_type, canon_type);
3975
3976         case BTF_KIND_ENUM:
3977                 if (d->opts.dont_resolve_fwds)
3978                         return btf_equal_enum(cand_type, canon_type);
3979                 else
3980                         return btf_compat_enum(cand_type, canon_type);
3981
3982         case BTF_KIND_FWD:
3983                 return btf_equal_common(cand_type, canon_type);
3984
3985         case BTF_KIND_CONST:
3986         case BTF_KIND_VOLATILE:
3987         case BTF_KIND_RESTRICT:
3988         case BTF_KIND_PTR:
3989         case BTF_KIND_TYPEDEF:
3990         case BTF_KIND_FUNC:
3991                 if (cand_type->info != canon_type->info)
3992                         return 0;
3993                 return btf_dedup_is_equiv(d, cand_type->type, canon_type->type);
3994
3995         case BTF_KIND_ARRAY: {
3996                 const struct btf_array *cand_arr, *canon_arr;
3997
3998                 if (!btf_compat_array(cand_type, canon_type))
3999                         return 0;
4000                 cand_arr = btf_array(cand_type);
4001                 canon_arr = btf_array(canon_type);
4002                 eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_arr->index_type, canon_arr->index_type);
4003                 if (eq <= 0)
4004                         return eq;
4005                 return btf_dedup_is_equiv(d, cand_arr->type, canon_arr->type);
4006         }
4007
4008         case BTF_KIND_STRUCT:
4009         case BTF_KIND_UNION: {
4010                 const struct btf_member *cand_m, *canon_m;
4011                 __u16 vlen;
4012
4013                 if (!btf_shallow_equal_struct(cand_type, canon_type))
4014                         return 0;
4015                 vlen = btf_vlen(cand_type);
4016                 cand_m = btf_members(cand_type);
4017                 canon_m = btf_members(canon_type);
4018                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
4019                         eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_m->type, canon_m->type);
4020                         if (eq <= 0)
4021                                 return eq;
4022                         cand_m++;
4023                         canon_m++;
4024                 }
4025
4026                 return 1;
4027         }
4028
4029         case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
4030                 const struct btf_param *cand_p, *canon_p;
4031                 __u16 vlen;
4032
4033                 if (!btf_compat_fnproto(cand_type, canon_type))
4034                         return 0;
4035                 eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_type->type, canon_type->type);
4036                 if (eq <= 0)
4037                         return eq;
4038                 vlen = btf_vlen(cand_type);
4039                 cand_p = btf_params(cand_type);
4040                 canon_p = btf_params(canon_type);
4041                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
4042                         eq = btf_dedup_is_equiv(d, cand_p->type, canon_p->type);
4043                         if (eq <= 0)
4044                                 return eq;
4045                         cand_p++;
4046                         canon_p++;
4047                 }
4048                 return 1;
4049         }
4050
4051         default:
4052                 return -EINVAL;
4053         }
4054         return 0;
4055 }
4056
4057 /*
4058  * Use hypothetical mapping, produced by successful type graph equivalence
4059  * check, to augment existing struct/union canonical mapping, where possible.
4060  *
4061  * If BTF_KIND_FWD resolution is allowed, this mapping is also used to record
4062  * FWD -> STRUCT/UNION correspondence as well. FWD resolution is bidirectional:
4063  * it doesn't matter if FWD type was part of canonical graph or candidate one,
4064  * we are recording the mapping anyway. As opposed to carefulness required
4065  * for struct/union correspondence mapping (described below), for FWD resolution
4066  * it's not important, as by the time that FWD type (reference type) will be
4067  * deduplicated all structs/unions will be deduped already anyway.
4068  *
4069  * Recording STRUCT/UNION mapping is purely a performance optimization and is
4070  * not required for correctness. It needs to be done carefully to ensure that
4071  * struct/union from candidate's type graph is not mapped into corresponding
4072  * struct/union from canonical type graph that itself hasn't been resolved into
4073  * canonical representative. The only guarantee we have is that canonical
4074  * struct/union was determined as canonical and that won't change. But any
4075  * types referenced through that struct/union fields could have been not yet
4076  * resolved, so in case like that it's too early to establish any kind of
4077  * correspondence between structs/unions.
4078  *
4079  * No canonical correspondence is derived for primitive types (they are already
4080  * deduplicated completely already anyway) or reference types (they rely on
4081  * stability of struct/union canonical relationship for equivalence checks).
4082  */
4083 static void btf_dedup_merge_hypot_map(struct btf_dedup *d)
4084 {
4085         __u32 canon_type_id, targ_type_id;
4086         __u16 t_kind, c_kind;
4087         __u32 t_id, c_id;
4088         int i;
4089
4090         for (i = 0; i < d->hypot_cnt; i++) {
4091                 canon_type_id = d->hypot_list[i];
4092                 targ_type_id = d->hypot_map[canon_type_id];
4093                 t_id = resolve_type_id(d, targ_type_id);
4094                 c_id = resolve_type_id(d, canon_type_id);
4095                 t_kind = btf_kind(btf__type_by_id(d->btf, t_id));
4096                 c_kind = btf_kind(btf__type_by_id(d->btf, c_id));
4097                 /*
4098                  * Resolve FWD into STRUCT/UNION.
4099                  * It's ok to resolve FWD into STRUCT/UNION that's not yet
4100                  * mapped to canonical representative (as opposed to
4101                  * STRUCT/UNION <--> STRUCT/UNION mapping logic below), because
4102                  * eventually that struct is going to be mapped and all resolved
4103                  * FWDs will automatically resolve to correct canonical
4104                  * representative. This will happen before ref type deduping,
4105                  * which critically depends on stability of these mapping. This
4106                  * stability is not a requirement for STRUCT/UNION equivalence
4107                  * checks, though.
4108                  */
4109
4110                 /* if it's the split BTF case, we still need to point base FWD
4111                  * to STRUCT/UNION in a split BTF, because FWDs from split BTF
4112                  * will be resolved against base FWD. If we don't point base
4113                  * canonical FWD to the resolved STRUCT/UNION, then all the
4114                  * FWDs in split BTF won't be correctly resolved to a proper
4115                  * STRUCT/UNION.
4116                  */
4117                 if (t_kind != BTF_KIND_FWD && c_kind == BTF_KIND_FWD)
4118                         d->map[c_id] = t_id;
4119
4120                 /* if graph equivalence determined that we'd need to adjust
4121                  * base canonical types, then we need to only point base FWDs
4122                  * to STRUCTs/UNIONs and do no more modifications. For all
4123                  * other purposes the type graphs were not equivalent.
4124                  */
4125                 if (d->hypot_adjust_canon)
4126                         continue;
4127                 
4128                 if (t_kind == BTF_KIND_FWD && c_kind != BTF_KIND_FWD)
4129                         d->map[t_id] = c_id;
4130
4131                 if ((t_kind == BTF_KIND_STRUCT || t_kind == BTF_KIND_UNION) &&
4132                     c_kind != BTF_KIND_FWD &&
4133                     is_type_mapped(d, c_id) &&
4134                     !is_type_mapped(d, t_id)) {
4135                         /*
4136                          * as a perf optimization, we can map struct/union
4137                          * that's part of type graph we just verified for
4138                          * equivalence. We can do that for struct/union that has
4139                          * canonical representative only, though.
4140                          */
4141                         d->map[t_id] = c_id;
4142                 }
4143         }
4144 }
4145
4146 /*
4147  * Deduplicate struct/union types.
4148  *
4149  * For each struct/union type its type signature hash is calculated, taking
4150  * into account type's name, size, number, order and names of fields, but
4151  * ignoring type ID's referenced from fields, because they might not be deduped
4152  * completely until after reference types deduplication phase. This type hash
4153  * is used to iterate over all potential canonical types, sharing same hash.
4154  * For each canonical candidate we check whether type graphs that they form
4155  * (through referenced types in fields and so on) are equivalent using algorithm
4156  * implemented in `btf_dedup_is_equiv`. If such equivalence is found and
4157  * BTF_KIND_FWD resolution is allowed, then hypothetical mapping
4158  * (btf_dedup->hypot_map) produced by aforementioned type graph equivalence
4159  * algorithm is used to record FWD -> STRUCT/UNION mapping. It's also used to
4160  * potentially map other structs/unions to their canonical representatives,
4161  * if such relationship hasn't yet been established. This speeds up algorithm
4162  * by eliminating some of the duplicate work.
4163  *
4164  * If no matching canonical representative was found, struct/union is marked
4165  * as canonical for itself and is added into btf_dedup->dedup_table hash map
4166  * for further look ups.
4167  */
4168 static int btf_dedup_struct_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
4169 {
4170         struct btf_type *cand_type, *t;
4171         struct hashmap_entry *hash_entry;
4172         /* if we don't find equivalent type, then we are canonical */
4173         __u32 new_id = type_id;
4174         __u16 kind;
4175         long h;
4176
4177         /* already deduped or is in process of deduping (loop detected) */
4178         if (d->map[type_id] <= BTF_MAX_NR_TYPES)
4179                 return 0;
4180
4181         t = btf_type_by_id(d->btf, type_id);
4182         kind = btf_kind(t);
4183
4184         if (kind != BTF_KIND_STRUCT && kind != BTF_KIND_UNION)
4185                 return 0;
4186
4187         h = btf_hash_struct(t);
4188         for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
4189                 __u32 cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
4190                 int eq;
4191
4192                 /*
4193                  * Even though btf_dedup_is_equiv() checks for
4194                  * btf_shallow_equal_struct() internally when checking two
4195                  * structs (unions) for equivalence, we need to guard here
4196                  * from picking matching FWD type as a dedup candidate.
4197                  * This can happen due to hash collision. In such case just
4198                  * relying on btf_dedup_is_equiv() would lead to potentially
4199                  * creating a loop (FWD -> STRUCT and STRUCT -> FWD), because
4200                  * FWD and compatible STRUCT/UNION are considered equivalent.
4201                  */
4202                 cand_type = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
4203                 if (!btf_shallow_equal_struct(t, cand_type))
4204                         continue;
4205
4206                 btf_dedup_clear_hypot_map(d);
4207                 eq = btf_dedup_is_equiv(d, type_id, cand_id);
4208                 if (eq < 0)
4209                         return eq;
4210                 if (!eq)
4211                         continue;
4212                 btf_dedup_merge_hypot_map(d);
4213                 if (d->hypot_adjust_canon) /* not really equivalent */
4214                         continue;
4215                 new_id = cand_id;
4216                 break;
4217         }
4218
4219         d->map[type_id] = new_id;
4220         if (type_id == new_id && btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
4221                 return -ENOMEM;
4222
4223         return 0;
4224 }
4225
4226 static int btf_dedup_struct_types(struct btf_dedup *d)
4227 {
4228         int i, err;
4229
4230         for (i = 0; i < d->btf->nr_types; i++) {
4231                 err = btf_dedup_struct_type(d, d->btf->start_id + i);
4232                 if (err)
4233                         return err;
4234         }
4235         return 0;
4236 }
4237
4238 /*
4239  * Deduplicate reference type.
4240  *
4241  * Once all primitive and struct/union types got deduplicated, we can easily
4242  * deduplicate all other (reference) BTF types. This is done in two steps:
4243  *
4244  * 1. Resolve all referenced type IDs into their canonical type IDs. This
4245  * resolution can be done either immediately for primitive or struct/union types
4246  * (because they were deduped in previous two phases) or recursively for
4247  * reference types. Recursion will always terminate at either primitive or
4248  * struct/union type, at which point we can "unwind" chain of reference types
4249  * one by one. There is no danger of encountering cycles because in C type
4250  * system the only way to form type cycle is through struct/union, so any chain
4251  * of reference types, even those taking part in a type cycle, will inevitably
4252  * reach struct/union at some point.
4253  *
4254  * 2. Once all referenced type IDs are resolved into canonical ones, BTF type
4255  * becomes "stable", in the sense that no further deduplication will cause
4256  * any changes to it. With that, it's now possible to calculate type's signature
4257  * hash (this time taking into account referenced type IDs) and loop over all
4258  * potential canonical representatives. If no match was found, current type
4259  * will become canonical representative of itself and will be added into
4260  * btf_dedup->dedup_table as another possible canonical representative.
4261  */
4262 static int btf_dedup_ref_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
4263 {
4264         struct hashmap_entry *hash_entry;
4265         __u32 new_id = type_id, cand_id;
4266         struct btf_type *t, *cand;
4267         /* if we don't find equivalent type, then we are representative type */
4268         int ref_type_id;
4269         long h;
4270
4271         if (d->map[type_id] == BTF_IN_PROGRESS_ID)
4272                 return -ELOOP;
4273         if (d->map[type_id] <= BTF_MAX_NR_TYPES)
4274                 return resolve_type_id(d, type_id);
4275
4276         t = btf_type_by_id(d->btf, type_id);
4277         d->map[type_id] = BTF_IN_PROGRESS_ID;
4278
4279         switch (btf_kind(t)) {
4280         case BTF_KIND_CONST:
4281         case BTF_KIND_VOLATILE:
4282         case BTF_KIND_RESTRICT:
4283         case BTF_KIND_PTR:
4284         case BTF_KIND_TYPEDEF:
4285         case BTF_KIND_FUNC:
4286                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, t->type);
4287                 if (ref_type_id < 0)
4288                         return ref_type_id;
4289                 t->type = ref_type_id;
4290
4291                 h = btf_hash_common(t);
4292                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
4293                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
4294                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
4295                         if (btf_equal_common(t, cand)) {
4296                                 new_id = cand_id;
4297                                 break;
4298                         }
4299                 }
4300                 break;
4301
4302         case BTF_KIND_ARRAY: {
4303                 struct btf_array *info = btf_array(t);
4304
4305                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, info->type);
4306                 if (ref_type_id < 0)
4307                         return ref_type_id;
4308                 info->type = ref_type_id;
4309
4310                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, info->index_type);
4311                 if (ref_type_id < 0)
4312                         return ref_type_id;
4313                 info->index_type = ref_type_id;
4314
4315                 h = btf_hash_array(t);
4316                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
4317                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
4318                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
4319                         if (btf_equal_array(t, cand)) {
4320                                 new_id = cand_id;
4321                                 break;
4322                         }
4323                 }
4324                 break;
4325         }
4326
4327         case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
4328                 struct btf_param *param;
4329                 __u16 vlen;
4330                 int i;
4331
4332                 ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, t->type);
4333                 if (ref_type_id < 0)
4334                         return ref_type_id;
4335                 t->type = ref_type_id;
4336
4337                 vlen = btf_vlen(t);
4338                 param = btf_params(t);
4339                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
4340                         ref_type_id = btf_dedup_ref_type(d, param->type);
4341                         if (ref_type_id < 0)
4342                                 return ref_type_id;
4343                         param->type = ref_type_id;
4344                         param++;
4345                 }
4346
4347                 h = btf_hash_fnproto(t);
4348                 for_each_dedup_cand(d, hash_entry, h) {
4349                         cand_id = (__u32)(long)hash_entry->value;
4350                         cand = btf_type_by_id(d->btf, cand_id);
4351                         if (btf_equal_fnproto(t, cand)) {
4352                                 new_id = cand_id;
4353                                 break;
4354                         }
4355                 }
4356                 break;
4357         }
4358
4359         default:
4360                 return -EINVAL;
4361         }
4362
4363         d->map[type_id] = new_id;
4364         if (type_id == new_id && btf_dedup_table_add(d, h, type_id))
4365                 return -ENOMEM;
4366
4367         return new_id;
4368 }
4369
4370 static int btf_dedup_ref_types(struct btf_dedup *d)
4371 {
4372         int i, err;
4373
4374         for (i = 0; i < d->btf->nr_types; i++) {
4375                 err = btf_dedup_ref_type(d, d->btf->start_id + i);
4376                 if (err < 0)
4377                         return err;
4378         }
4379         /* we won't need d->dedup_table anymore */
4380         hashmap__free(d->dedup_table);
4381         d->dedup_table = NULL;
4382         return 0;
4383 }
4384
4385 /*
4386  * Compact types.
4387  *
4388  * After we established for each type its corresponding canonical representative
4389  * type, we now can eliminate types that are not canonical and leave only
4390  * canonical ones layed out sequentially in memory by copying them over
4391  * duplicates. During compaction btf_dedup->hypot_map array is reused to store
4392  * a map from original type ID to a new compacted type ID, which will be used
4393  * during next phase to "fix up" type IDs, referenced from struct/union and
4394  * reference types.
4395  */
4396 static int btf_dedup_compact_types(struct btf_dedup *d)
4397 {
4398         __u32 *new_offs;
4399         __u32 next_type_id = d->btf->start_id;
4400         const struct btf_type *t;
4401         void *p;
4402         int i, id, len;
4403
4404         /* we are going to reuse hypot_map to store compaction remapping */
4405         d->hypot_map[0] = 0;
4406         /* base BTF types are not renumbered */
4407         for (id = 1; id < d->btf->start_id; id++)
4408                 d->hypot_map[id] = id;
4409         for (i = 0, id = d->btf->start_id; i < d->btf->nr_types; i++, id++)
4410                 d->hypot_map[id] = BTF_UNPROCESSED_ID;
4411
4412         p = d->btf->types_data;
4413
4414         for (i = 0, id = d->btf->start_id; i < d->btf->nr_types; i++, id++) {
4415                 if (d->map[id] != id)
4416                         continue;
4417
4418                 t = btf__type_by_id(d->btf, id);
4419                 len = btf_type_size(t);
4420                 if (len < 0)
4421                         return len;
4422
4423                 memmove(p, t, len);
4424                 d->hypot_map[id] = next_type_id;
4425                 d->btf->type_offs[next_type_id - d->btf->start_id] = p - d->btf->types_data;
4426                 p += len;
4427                 next_type_id++;
4428         }
4429
4430         /* shrink struct btf's internal types index and update btf_header */
4431         d->btf->nr_types = next_type_id - d->btf->start_id;
4432         d->btf->type_offs_cap = d->btf->nr_types;
4433         d->btf->hdr->type_len = p - d->btf->types_data;
4434         new_offs = libbpf_reallocarray(d->btf->type_offs, d->btf->type_offs_cap,
4435                                        sizeof(*new_offs));
4436         if (d->btf->type_offs_cap && !new_offs)
4437                 return -ENOMEM;
4438         d->btf->type_offs = new_offs;
4439         d->btf->hdr->str_off = d->btf->hdr->type_len;
4440         d->btf->raw_size = d->btf->hdr->hdr_len + d->btf->hdr->type_len + d->btf->hdr->str_len;
4441         return 0;
4442 }
4443
4444 /*
4445  * Figure out final (deduplicated and compacted) type ID for provided original
4446  * `type_id` by first resolving it into corresponding canonical type ID and
4447  * then mapping it to a deduplicated type ID, stored in btf_dedup->hypot_map,
4448  * which is populated during compaction phase.
4449  */
4450 static int btf_dedup_remap_type_id(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
4451 {
4452         __u32 resolved_type_id, new_type_id;
4453
4454         resolved_type_id = resolve_type_id(d, type_id);
4455         new_type_id = d->hypot_map[resolved_type_id];
4456         if (new_type_id > BTF_MAX_NR_TYPES)
4457                 return -EINVAL;
4458         return new_type_id;
4459 }
4460
4461 /*
4462  * Remap referenced type IDs into deduped type IDs.
4463  *
4464  * After BTF types are deduplicated and compacted, their final type IDs may
4465  * differ from original ones. The map from original to a corresponding
4466  * deduped type ID is stored in btf_dedup->hypot_map and is populated during
4467  * compaction phase. During remapping phase we are rewriting all type IDs
4468  * referenced from any BTF type (e.g., struct fields, func proto args, etc) to
4469  * their final deduped type IDs.
4470  */
4471 static int btf_dedup_remap_type(struct btf_dedup *d, __u32 type_id)
4472 {
4473         struct btf_type *t = btf_type_by_id(d->btf, type_id);
4474         int i, r;
4475
4476         switch (btf_kind(t)) {
4477         case BTF_KIND_INT:
4478         case BTF_KIND_ENUM:
4479                 break;
4480
4481         case BTF_KIND_FWD:
4482         case BTF_KIND_CONST:
4483         case BTF_KIND_VOLATILE:
4484         case BTF_KIND_RESTRICT:
4485         case BTF_KIND_PTR:
4486         case BTF_KIND_TYPEDEF:
4487         case BTF_KIND_FUNC:
4488         case BTF_KIND_VAR:
4489                 r = btf_dedup_remap_type_id(d, t->type);
4490                 if (r < 0)
4491                         return r;
4492                 t->type = r;
4493                 break;
4494
4495         case BTF_KIND_ARRAY: {
4496                 struct btf_array *arr_info = btf_array(t);
4497
4498                 r = btf_dedup_remap_type_id(d, arr_info->type);
4499                 if (r < 0)
4500                         return r;
4501                 arr_info->type = r;
4502                 r = btf_dedup_remap_type_id(d, arr_info->index_type);
4503                 if (r < 0)
4504                         return r;
4505                 arr_info->index_type = r;
4506                 break;
4507         }
4508
4509         case BTF_KIND_STRUCT:
4510         case BTF_KIND_UNION: {
4511                 struct btf_member *member = btf_members(t);
4512                 __u16 vlen = btf_vlen(t);
4513
4514                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
4515                         r = btf_dedup_remap_type_id(d, member->type);
4516                         if (r < 0)
4517                                 return r;
4518                         member->type = r;
4519                         member++;
4520                 }
4521                 break;
4522         }
4523
4524         case BTF_KIND_FUNC_PROTO: {
4525                 struct btf_param *param = btf_params(t);
4526                 __u16 vlen = btf_vlen(t);
4527
4528                 r = btf_dedup_remap_type_id(d, t->type);
4529                 if (r < 0)
4530                         return r;
4531                 t->type = r;
4532
4533                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
4534                         r = btf_dedup_remap_type_id(d, param->type);
4535                         if (r < 0)
4536                                 return r;
4537                         param->type = r;
4538                         param++;
4539                 }
4540                 break;
4541         }
4542
4543         case BTF_KIND_DATASEC: {
4544                 struct btf_var_secinfo *var = btf_var_secinfos(t);
4545                 __u16 vlen = btf_vlen(t);
4546
4547                 for (i = 0; i < vlen; i++) {
4548                         r = btf_dedup_remap_type_id(d, var->type);
4549                         if (r < 0)
4550                                 return r;
4551                         var->type = r;
4552                         var++;
4553                 }
4554                 break;
4555         }
4556
4557         default:
4558                 return -EINVAL;
4559         }
4560
4561         return 0;
4562 }
4563
4564 static int btf_dedup_remap_types(struct btf_dedup *d)
4565 {
4566         int i, r;
4567
4568         for (i = 0; i < d->btf->nr_types; i++) {
4569                 r = btf_dedup_remap_type(d, d->btf->start_id + i);
4570                 if (r < 0)
4571                         return r;
4572         }
4573         return 0;
4574 }
4575
4576 /*
4577  * Probe few well-known locations for vmlinux kernel image and try to load BTF
4578  * data out of it to use for target BTF.
4579  */
4580 struct btf *libbpf_find_kernel_btf(void)
4581 {
4582         struct {
4583                 const char *path_fmt;
4584                 bool raw_btf;
4585         } locations[] = {
4586                 /* try canonical vmlinux BTF through sysfs first */
4587                 { "/sys/kernel/btf/vmlinux", true /* raw BTF */ },
4588                 /* fall back to trying to find vmlinux ELF on disk otherwise */
4589                 { "/boot/vmlinux-%1$s" },
4590                 { "/lib/modules/%1$s/vmlinux-%1$s" },
4591                 { "/lib/modules/%1$s/build/vmlinux" },
4592                 { "/usr/lib/modules/%1$s/kernel/vmlinux" },
4593                 { "/usr/lib/debug/boot/vmlinux-%1$s" },
4594                 { "/usr/lib/debug/boot/vmlinux-%1$s.debug" },
4595                 { "/usr/lib/debug/lib/modules/%1$s/vmlinux" },
4596         };
4597         char path[PATH_MAX + 1];
4598         struct utsname buf;
4599         struct btf *btf;
4600         int i;
4601
4602         uname(&buf);
4603
4604         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(locations); i++) {
4605                 snprintf(path, PATH_MAX, locations[i].path_fmt, buf.release);
4606
4607                 if (access(path, R_OK))
4608                         continue;
4609
4610                 if (locations[i].raw_btf)
4611                         btf = btf__parse_raw(path);
4612                 else
4613                         btf = btf__parse_elf(path, NULL);
4614
4615                 pr_debug("loading kernel BTF '%s': %ld\n",
4616                          path, IS_ERR(btf) ? PTR_ERR(btf) : 0);
4617                 if (IS_ERR(btf))
4618                         continue;
4619
4620                 return btf;
4621         }
4622
4623         pr_warn("failed to find valid kernel BTF\n");
4624         return ERR_PTR(-ESRCH);
4625 }
This page took 0.295465 seconds and 4 git commands to generate.