Merge commit '559fa6e76b27' into perf/urgent
[pandora-kernel.git] / lib / xz / xz_dec_bcj.c
1 /*
2  * Branch/Call/Jump (BCJ) filter decoders
3  *
4  * Authors: Lasse Collin <lasse.collin@tukaani.org>
5  *          Igor Pavlov <http://7-zip.org/>
6  *
7  * This file has been put into the public domain.
8  * You can do whatever you want with this file.
9  */
10
11 #include "xz_private.h"
12
13 /*
14  * The rest of the file is inside this ifdef. It makes things a little more
15  * convenient when building without support for any BCJ filters.
16  */
17 #ifdef XZ_DEC_BCJ
18
19 struct xz_dec_bcj {
20         /* Type of the BCJ filter being used */
21         enum {
22                 BCJ_X86 = 4,        /* x86 or x86-64 */
23                 BCJ_POWERPC = 5,    /* Big endian only */
24                 BCJ_IA64 = 6,       /* Big or little endian */
25                 BCJ_ARM = 7,        /* Little endian only */
26                 BCJ_ARMTHUMB = 8,   /* Little endian only */
27                 BCJ_SPARC = 9       /* Big or little endian */
28         } type;
29
30         /*
31          * Return value of the next filter in the chain. We need to preserve
32          * this information across calls, because we must not call the next
33          * filter anymore once it has returned XZ_STREAM_END.
34          */
35         enum xz_ret ret;
36
37         /* True if we are operating in single-call mode. */
38         bool single_call;
39
40         /*
41          * Absolute position relative to the beginning of the uncompressed
42          * data (in a single .xz Block). We care only about the lowest 32
43          * bits so this doesn't need to be uint64_t even with big files.
44          */
45         uint32_t pos;
46
47         /* x86 filter state */
48         uint32_t x86_prev_mask;
49
50         /* Temporary space to hold the variables from struct xz_buf */
51         uint8_t *out;
52         size_t out_pos;
53         size_t out_size;
54
55         struct {
56                 /* Amount of already filtered data in the beginning of buf */
57                 size_t filtered;
58
59                 /* Total amount of data currently stored in buf  */
60                 size_t size;
61
62                 /*
63                  * Buffer to hold a mix of filtered and unfiltered data. This
64                  * needs to be big enough to hold Alignment + 2 * Look-ahead:
65                  *
66                  * Type         Alignment   Look-ahead
67                  * x86              1           4
68                  * PowerPC          4           0
69                  * IA-64           16           0
70                  * ARM              4           0
71                  * ARM-Thumb        2           2
72                  * SPARC            4           0
73                  */
74                 uint8_t buf[16];
75         } temp;
76 };
77
78 #ifdef XZ_DEC_X86
79 /*
80  * This is used to test the most significant byte of a memory address
81  * in an x86 instruction.
82  */
83 static inline int bcj_x86_test_msbyte(uint8_t b)
84 {
85         return b == 0x00 || b == 0xFF;
86 }
87
88 static size_t bcj_x86(struct xz_dec_bcj *s, uint8_t *buf, size_t size)
89 {
90         static const bool mask_to_allowed_status[8]
91                 = { true, true, true, false, true, false, false, false };
92
93         static const uint8_t mask_to_bit_num[8] = { 0, 1, 2, 2, 3, 3, 3, 3 };
94
95         size_t i;
96         size_t prev_pos = (size_t)-1;
97         uint32_t prev_mask = s->x86_prev_mask;
98         uint32_t src;
99         uint32_t dest;
100         uint32_t j;
101         uint8_t b;
102
103         if (size <= 4)
104                 return 0;
105
106         size -= 4;
107         for (i = 0; i < size; ++i) {
108                 if ((buf[i] & 0xFE) != 0xE8)
109                         continue;
110
111                 prev_pos = i - prev_pos;
112                 if (prev_pos > 3) {
113                         prev_mask = 0;
114                 } else {
115                         prev_mask = (prev_mask << (prev_pos - 1)) & 7;
116                         if (prev_mask != 0) {
117                                 b = buf[i + 4 - mask_to_bit_num[prev_mask]];
118                                 if (!mask_to_allowed_status[prev_mask]
119                                                 || bcj_x86_test_msbyte(b)) {
120                                         prev_pos = i;
121                                         prev_mask = (prev_mask << 1) | 1;
122                                         continue;
123                                 }
124                         }
125                 }
126
127                 prev_pos = i;
128
129                 if (bcj_x86_test_msbyte(buf[i + 4])) {
130                         src = get_unaligned_le32(buf + i + 1);
131                         while (true) {
132                                 dest = src - (s->pos + (uint32_t)i + 5);
133                                 if (prev_mask == 0)
134                                         break;
135
136                                 j = mask_to_bit_num[prev_mask] * 8;
137                                 b = (uint8_t)(dest >> (24 - j));
138                                 if (!bcj_x86_test_msbyte(b))
139                                         break;
140
141                                 src = dest ^ (((uint32_t)1 << (32 - j)) - 1);
142                         }
143
144                         dest &= 0x01FFFFFF;
145                         dest |= (uint32_t)0 - (dest & 0x01000000);
146                         put_unaligned_le32(dest, buf + i + 1);
147                         i += 4;
148                 } else {
149                         prev_mask = (prev_mask << 1) | 1;
150                 }
151         }
152
153         prev_pos = i - prev_pos;
154         s->x86_prev_mask = prev_pos > 3 ? 0 : prev_mask << (prev_pos - 1);
155         return i;
156 }
157 #endif
158
159 #ifdef XZ_DEC_POWERPC
160 static size_t bcj_powerpc(struct xz_dec_bcj *s, uint8_t *buf, size_t size)
161 {
162         size_t i;
163         uint32_t instr;
164
165         for (i = 0; i + 4 <= size; i += 4) {
166                 instr = get_unaligned_be32(buf + i);
167                 if ((instr & 0xFC000003) == 0x48000001) {
168                         instr &= 0x03FFFFFC;
169                         instr -= s->pos + (uint32_t)i;
170                         instr &= 0x03FFFFFC;
171                         instr |= 0x48000001;
172                         put_unaligned_be32(instr, buf + i);
173                 }
174         }
175
176         return i;
177 }
178 #endif
179
180 #ifdef XZ_DEC_IA64
181 static size_t bcj_ia64(struct xz_dec_bcj *s, uint8_t *buf, size_t size)
182 {
183         static const uint8_t branch_table[32] = {
184                 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
185                 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
186                 4, 4, 6, 6, 0, 0, 7, 7,
187                 4, 4, 0, 0, 4, 4, 0, 0
188         };
189
190         /*
191          * The local variables take a little bit stack space, but it's less
192          * than what LZMA2 decoder takes, so it doesn't make sense to reduce
193          * stack usage here without doing that for the LZMA2 decoder too.
194          */
195
196         /* Loop counters */
197         size_t i;
198         size_t j;
199
200         /* Instruction slot (0, 1, or 2) in the 128-bit instruction word */
201         uint32_t slot;
202
203         /* Bitwise offset of the instruction indicated by slot */
204         uint32_t bit_pos;
205
206         /* bit_pos split into byte and bit parts */
207         uint32_t byte_pos;
208         uint32_t bit_res;
209
210         /* Address part of an instruction */
211         uint32_t addr;
212
213         /* Mask used to detect which instructions to convert */
214         uint32_t mask;
215
216         /* 41-bit instruction stored somewhere in the lowest 48 bits */
217         uint64_t instr;
218
219         /* Instruction normalized with bit_res for easier manipulation */
220         uint64_t norm;
221
222         for (i = 0; i + 16 <= size; i += 16) {
223                 mask = branch_table[buf[i] & 0x1F];
224                 for (slot = 0, bit_pos = 5; slot < 3; ++slot, bit_pos += 41) {
225                         if (((mask >> slot) & 1) == 0)
226                                 continue;
227
228                         byte_pos = bit_pos >> 3;
229                         bit_res = bit_pos & 7;
230                         instr = 0;
231                         for (j = 0; j < 6; ++j)
232                                 instr |= (uint64_t)(buf[i + j + byte_pos])
233                                                 << (8 * j);
234
235                         norm = instr >> bit_res;
236
237                         if (((norm >> 37) & 0x0F) == 0x05
238                                         && ((norm >> 9) & 0x07) == 0) {
239                                 addr = (norm >> 13) & 0x0FFFFF;
240                                 addr |= ((uint32_t)(norm >> 36) & 1) << 20;
241                                 addr <<= 4;
242                                 addr -= s->pos + (uint32_t)i;
243                                 addr >>= 4;
244
245                                 norm &= ~((uint64_t)0x8FFFFF << 13);
246                                 norm |= (uint64_t)(addr & 0x0FFFFF) << 13;
247                                 norm |= (uint64_t)(addr & 0x100000)
248                                                 << (36 - 20);
249
250                                 instr &= (1 << bit_res) - 1;
251                                 instr |= norm << bit_res;
252
253                                 for (j = 0; j < 6; j++)
254                                         buf[i + j + byte_pos]
255                                                 = (uint8_t)(instr >> (8 * j));
256                         }
257                 }
258         }
259
260         return i;
261 }
262 #endif
263
264 #ifdef XZ_DEC_ARM
265 static size_t bcj_arm(struct xz_dec_bcj *s, uint8_t *buf, size_t size)
266 {
267         size_t i;
268         uint32_t addr;
269
270         for (i = 0; i + 4 <= size; i += 4) {
271                 if (buf[i + 3] == 0xEB) {
272                         addr = (uint32_t)buf[i] | ((uint32_t)buf[i + 1] << 8)
273                                         | ((uint32_t)buf[i + 2] << 16);
274                         addr <<= 2;
275                         addr -= s->pos + (uint32_t)i + 8;
276                         addr >>= 2;
277                         buf[i] = (uint8_t)addr;
278                         buf[i + 1] = (uint8_t)(addr >> 8);
279                         buf[i + 2] = (uint8_t)(addr >> 16);
280                 }
281         }
282
283         return i;
284 }
285 #endif
286
287 #ifdef XZ_DEC_ARMTHUMB
288 static size_t bcj_armthumb(struct xz_dec_bcj *s, uint8_t *buf, size_t size)
289 {
290         size_t i;
291         uint32_t addr;
292
293         for (i = 0; i + 4 <= size; i += 2) {
294                 if ((buf[i + 1] & 0xF8) == 0xF0
295                                 && (buf[i + 3] & 0xF8) == 0xF8) {
296                         addr = (((uint32_t)buf[i + 1] & 0x07) << 19)
297                                         | ((uint32_t)buf[i] << 11)
298                                         | (((uint32_t)buf[i + 3] & 0x07) << 8)
299                                         | (uint32_t)buf[i + 2];
300                         addr <<= 1;
301                         addr -= s->pos + (uint32_t)i + 4;
302                         addr >>= 1;
303                         buf[i + 1] = (uint8_t)(0xF0 | ((addr >> 19) & 0x07));
304                         buf[i] = (uint8_t)(addr >> 11);
305                         buf[i + 3] = (uint8_t)(0xF8 | ((addr >> 8) & 0x07));
306                         buf[i + 2] = (uint8_t)addr;
307                         i += 2;
308                 }
309         }
310
311         return i;
312 }
313 #endif
314
315 #ifdef XZ_DEC_SPARC
316 static size_t bcj_sparc(struct xz_dec_bcj *s, uint8_t *buf, size_t size)
317 {
318         size_t i;
319         uint32_t instr;
320
321         for (i = 0; i + 4 <= size; i += 4) {
322                 instr = get_unaligned_be32(buf + i);
323                 if ((instr >> 22) == 0x100 || (instr >> 22) == 0x1FF) {
324                         instr <<= 2;
325                         instr -= s->pos + (uint32_t)i;
326                         instr >>= 2;
327                         instr = ((uint32_t)0x40000000 - (instr & 0x400000))
328                                         | 0x40000000 | (instr & 0x3FFFFF);
329                         put_unaligned_be32(instr, buf + i);
330                 }
331         }
332
333         return i;
334 }
335 #endif
336
337 /*
338  * Apply the selected BCJ filter. Update *pos and s->pos to match the amount
339  * of data that got filtered.
340  *
341  * NOTE: This is implemented as a switch statement to avoid using function
342  * pointers, which could be problematic in the kernel boot code, which must
343  * avoid pointers to static data (at least on x86).
344  */
345 static void bcj_apply(struct xz_dec_bcj *s,
346                       uint8_t *buf, size_t *pos, size_t size)
347 {
348         size_t filtered;
349
350         buf += *pos;
351         size -= *pos;
352
353         switch (s->type) {
354 #ifdef XZ_DEC_X86
355         case BCJ_X86:
356                 filtered = bcj_x86(s, buf, size);
357                 break;
358 #endif
359 #ifdef XZ_DEC_POWERPC
360         case BCJ_POWERPC:
361                 filtered = bcj_powerpc(s, buf, size);
362                 break;
363 #endif
364 #ifdef XZ_DEC_IA64
365         case BCJ_IA64:
366                 filtered = bcj_ia64(s, buf, size);
367                 break;
368 #endif
369 #ifdef XZ_DEC_ARM
370         case BCJ_ARM:
371                 filtered = bcj_arm(s, buf, size);
372                 break;
373 #endif
374 #ifdef XZ_DEC_ARMTHUMB
375         case BCJ_ARMTHUMB:
376                 filtered = bcj_armthumb(s, buf, size);
377                 break;
378 #endif
379 #ifdef XZ_DEC_SPARC
380         case BCJ_SPARC:
381                 filtered = bcj_sparc(s, buf, size);
382                 break;
383 #endif
384         default:
385                 /* Never reached but silence compiler warnings. */
386                 filtered = 0;
387                 break;
388         }
389
390         *pos += filtered;
391         s->pos += filtered;
392 }
393
394 /*
395  * Flush pending filtered data from temp to the output buffer.
396  * Move the remaining mixture of possibly filtered and unfiltered
397  * data to the beginning of temp.
398  */
399 static void bcj_flush(struct xz_dec_bcj *s, struct xz_buf *b)
400 {
401         size_t copy_size;
402
403         copy_size = min_t(size_t, s->temp.filtered, b->out_size - b->out_pos);
404         memcpy(b->out + b->out_pos, s->temp.buf, copy_size);
405         b->out_pos += copy_size;
406
407         s->temp.filtered -= copy_size;
408         s->temp.size -= copy_size;
409         memmove(s->temp.buf, s->temp.buf + copy_size, s->temp.size);
410 }
411
412 /*
413  * The BCJ filter functions are primitive in sense that they process the
414  * data in chunks of 1-16 bytes. To hide this issue, this function does
415  * some buffering.
416  */
417 XZ_EXTERN enum xz_ret xz_dec_bcj_run(struct xz_dec_bcj *s,
418                                      struct xz_dec_lzma2 *lzma2,
419                                      struct xz_buf *b)
420 {
421         size_t out_start;
422
423         /*
424          * Flush pending already filtered data to the output buffer. Return
425          * immediatelly if we couldn't flush everything, or if the next
426          * filter in the chain had already returned XZ_STREAM_END.
427          */
428         if (s->temp.filtered > 0) {
429                 bcj_flush(s, b);
430                 if (s->temp.filtered > 0)
431                         return XZ_OK;
432
433                 if (s->ret == XZ_STREAM_END)
434                         return XZ_STREAM_END;
435         }
436
437         /*
438          * If we have more output space than what is currently pending in
439          * temp, copy the unfiltered data from temp to the output buffer
440          * and try to fill the output buffer by decoding more data from the
441          * next filter in the chain. Apply the BCJ filter on the new data
442          * in the output buffer. If everything cannot be filtered, copy it
443          * to temp and rewind the output buffer position accordingly.
444          */
445         if (s->temp.size < b->out_size - b->out_pos) {
446                 out_start = b->out_pos;
447                 memcpy(b->out + b->out_pos, s->temp.buf, s->temp.size);
448                 b->out_pos += s->temp.size;
449
450                 s->ret = xz_dec_lzma2_run(lzma2, b);
451                 if (s->ret != XZ_STREAM_END
452                                 && (s->ret != XZ_OK || s->single_call))
453                         return s->ret;
454
455                 bcj_apply(s, b->out, &out_start, b->out_pos);
456
457                 /*
458                  * As an exception, if the next filter returned XZ_STREAM_END,
459                  * we can do that too, since the last few bytes that remain
460                  * unfiltered are meant to remain unfiltered.
461                  */
462                 if (s->ret == XZ_STREAM_END)
463                         return XZ_STREAM_END;
464
465                 s->temp.size = b->out_pos - out_start;
466                 b->out_pos -= s->temp.size;
467                 memcpy(s->temp.buf, b->out + b->out_pos, s->temp.size);
468         }
469
470         /*
471          * If we have unfiltered data in temp, try to fill by decoding more
472          * data from the next filter. Apply the BCJ filter on temp. Then we
473          * hopefully can fill the actual output buffer by copying filtered
474          * data from temp. A mix of filtered and unfiltered data may be left
475          * in temp; it will be taken care on the next call to this function.
476          */
477         if (s->temp.size > 0) {
478                 /* Make b->out{,_pos,_size} temporarily point to s->temp. */
479                 s->out = b->out;
480                 s->out_pos = b->out_pos;
481                 s->out_size = b->out_size;
482                 b->out = s->temp.buf;
483                 b->out_pos = s->temp.size;
484                 b->out_size = sizeof(s->temp.buf);
485
486                 s->ret = xz_dec_lzma2_run(lzma2, b);
487
488                 s->temp.size = b->out_pos;
489                 b->out = s->out;
490                 b->out_pos = s->out_pos;
491                 b->out_size = s->out_size;
492
493                 if (s->ret != XZ_OK && s->ret != XZ_STREAM_END)
494                         return s->ret;
495
496                 bcj_apply(s, s->temp.buf, &s->temp.filtered, s->temp.size);
497
498                 /*
499                  * If the next filter returned XZ_STREAM_END, we mark that
500                  * everything is filtered, since the last unfiltered bytes
501                  * of the stream are meant to be left as is.
502                  */
503                 if (s->ret == XZ_STREAM_END)
504                         s->temp.filtered = s->temp.size;
505
506                 bcj_flush(s, b);
507                 if (s->temp.filtered > 0)
508                         return XZ_OK;
509         }
510
511         return s->ret;
512 }
513
514 XZ_EXTERN struct xz_dec_bcj *xz_dec_bcj_create(bool single_call)
515 {
516         struct xz_dec_bcj *s = kmalloc(sizeof(*s), GFP_KERNEL);
517         if (s != NULL)
518                 s->single_call = single_call;
519
520         return s;
521 }
522
523 XZ_EXTERN enum xz_ret xz_dec_bcj_reset(struct xz_dec_bcj *s, uint8_t id)
524 {
525         switch (id) {
526 #ifdef XZ_DEC_X86
527         case BCJ_X86:
528 #endif
529 #ifdef XZ_DEC_POWERPC
530         case BCJ_POWERPC:
531 #endif
532 #ifdef XZ_DEC_IA64
533         case BCJ_IA64:
534 #endif
535 #ifdef XZ_DEC_ARM
536         case BCJ_ARM:
537 #endif
538 #ifdef XZ_DEC_ARMTHUMB
539         case BCJ_ARMTHUMB:
540 #endif
541 #ifdef XZ_DEC_SPARC
542         case BCJ_SPARC:
543 #endif
544                 break;
545
546         default:
547                 /* Unsupported Filter ID */
548                 return XZ_OPTIONS_ERROR;
549         }
550
551         s->type = id;
552         s->ret = XZ_OK;
553         s->pos = 0;
554         s->x86_prev_mask = 0;
555         s->temp.filtered = 0;
556         s->temp.size = 0;
557
558         return XZ_OK;
559 }
560
561 #endif