Merge tag 'arc-5.0-rc3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/vgupta/arc
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
2  * Copyright (c) 2016 Facebook
3  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
12  * General Public License for more details.
13  */
14 #include <uapi/linux/btf.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/types.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/bpf.h>
19 #include <linux/btf.h>
20 #include <linux/bpf_verifier.h>
21 #include <linux/filter.h>
22 #include <net/netlink.h>
23 #include <linux/file.h>
24 #include <linux/vmalloc.h>
25 #include <linux/stringify.h>
26 #include <linux/bsearch.h>
27 #include <linux/sort.h>
28 #include <linux/perf_event.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30
31 #include "disasm.h"
32
33 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
34 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
35         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
36 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
37 #include <linux/bpf_types.h>
38 #undef BPF_PROG_TYPE
39 #undef BPF_MAP_TYPE
40 };
41
42 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
43  * instruction by instruction and updates register/stack state.
44  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
45  *
46  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
47  * It rejects the following programs:
48  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
49  * - if loop is present (detected via back-edge)
50  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
51  * - out of bounds or malformed jumps
52  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
53  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
54  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
55  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
56  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
57  *
58  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
59  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
60  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
61  * copied to R1.
62  *
63  * All registers are 64-bit.
64  * R0 - return register
65  * R1-R5 argument passing registers
66  * R6-R9 callee saved registers
67  * R10 - frame pointer read-only
68  *
69  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
70  * and has type PTR_TO_CTX.
71  *
72  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
73  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
74  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
75  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
76  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
77  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
78  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
79  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
80  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
81  *
82  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
83  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
84  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
85  *
86  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
87  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
88  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
89  *
90  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
91  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
92  *
93  * registers used to pass values to function calls are checked against
94  * function argument constraints.
95  *
96  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
97  * It means that the register type passed to this function must be
98  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
99  * 'pointer to map element key'
100  *
101  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
102  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
103  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
104  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
105  *
106  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
107  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
108  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
109  * the helper function as a pointer to map element key.
110  *
111  * On the kernel side the helper function looks like:
112  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
113  * {
114  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
115  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
116  *    void *value;
117  *
118  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
119  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
120  *    the stack of eBPF program.
121  * }
122  *
123  * Corresponding eBPF program may look like:
124  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
125  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
126  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
127  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
128  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
129  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
130  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
131  *
132  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
133  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
134  * and were initialized prior to this call.
135  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
136  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
137  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
138  * returns ether pointer to map value or NULL.
139  *
140  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
141  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
142  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
143  * branch. See check_cond_jmp_op().
144  *
145  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
146  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
147  *
148  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
149  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
150  * the BPF program:
151  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
152  *
153  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
154  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
155  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
156  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
157  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
158  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
159  *
160  * For each helper function that allocates a reference, such as
161  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
162  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
163  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
164  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
165  */
166
167 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
168 struct bpf_verifier_stack_elem {
169         /* verifer state is 'st'
170          * before processing instruction 'insn_idx'
171          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
172          */
173         struct bpf_verifier_state st;
174         int insn_idx;
175         int prev_insn_idx;
176         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
177 };
178
179 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
180 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
181 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
182
183 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
184 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
185                                           POISON_POINTER_DELTA))
186 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
187
188 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
189 {
190         return BPF_MAP_PTR(aux->map_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
191 }
192
193 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
194 {
195         return aux->map_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
196 }
197
198 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
199                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
200 {
201         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
202         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
203         aux->map_state = (unsigned long)map |
204                          (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
205 }
206
207 struct bpf_call_arg_meta {
208         struct bpf_map *map_ptr;
209         bool raw_mode;
210         bool pkt_access;
211         int regno;
212         int access_size;
213         s64 msize_smax_value;
214         u64 msize_umax_value;
215         int ptr_id;
216 };
217
218 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
219
220 static const struct bpf_line_info *
221 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
222 {
223         const struct bpf_line_info *linfo;
224         const struct bpf_prog *prog;
225         u32 i, nr_linfo;
226
227         prog = env->prog;
228         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
229
230         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
231                 return NULL;
232
233         linfo = prog->aux->linfo;
234         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
235                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
236                         break;
237
238         return &linfo[i - 1];
239 }
240
241 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
242                        va_list args)
243 {
244         unsigned int n;
245
246         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
247
248         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
249                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
250
251         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
252         log->kbuf[n] = '\0';
253
254         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
255                 log->len_used += n;
256         else
257                 log->ubuf = NULL;
258 }
259
260 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
261  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
262  * so the user can figure out what's wrong with the program
263  */
264 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
265                                            const char *fmt, ...)
266 {
267         va_list args;
268
269         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
270                 return;
271
272         va_start(args, fmt);
273         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
274         va_end(args);
275 }
276 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
277
278 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
279 {
280         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
281         va_list args;
282
283         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
284                 return;
285
286         va_start(args, fmt);
287         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
288         va_end(args);
289 }
290
291 static const char *ltrim(const char *s)
292 {
293         while (isspace(*s))
294                 s++;
295
296         return s;
297 }
298
299 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
300                                          u32 insn_off,
301                                          const char *prefix_fmt, ...)
302 {
303         const struct bpf_line_info *linfo;
304
305         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
306                 return;
307
308         linfo = find_linfo(env, insn_off);
309         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
310                 return;
311
312         if (prefix_fmt) {
313                 va_list args;
314
315                 va_start(args, prefix_fmt);
316                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
317                 va_end(args);
318         }
319
320         verbose(env, "%s\n",
321                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
322                                          linfo->line_off)));
323
324         env->prev_linfo = linfo;
325 }
326
327 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
328 {
329         return type == PTR_TO_PACKET ||
330                type == PTR_TO_PACKET_META;
331 }
332
333 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
334 {
335         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
336                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
337 }
338
339 static bool type_is_refcounted(enum bpf_reg_type type)
340 {
341         return type == PTR_TO_SOCKET;
342 }
343
344 static bool type_is_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
345 {
346         return type == PTR_TO_SOCKET || type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
347 }
348
349 static bool reg_is_refcounted(const struct bpf_reg_state *reg)
350 {
351         return type_is_refcounted(reg->type);
352 }
353
354 static bool reg_is_refcounted_or_null(const struct bpf_reg_state *reg)
355 {
356         return type_is_refcounted_or_null(reg->type);
357 }
358
359 static bool arg_type_is_refcounted(enum bpf_arg_type type)
360 {
361         return type == ARG_PTR_TO_SOCKET;
362 }
363
364 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
365  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
366  * released by release_reference().
367  */
368 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
369 {
370         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
371 }
372
373 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
374 static const char * const reg_type_str[] = {
375         [NOT_INIT]              = "?",
376         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
377         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
378         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
379         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
380         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
381         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
382         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
383         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
384         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
385         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
386         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
387         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
388 };
389
390 static char slot_type_char[] = {
391         [STACK_INVALID] = '?',
392         [STACK_SPILL]   = 'r',
393         [STACK_MISC]    = 'm',
394         [STACK_ZERO]    = '0',
395 };
396
397 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
398                            enum bpf_reg_liveness live)
399 {
400         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
401             verbose(env, "_");
402         if (live & REG_LIVE_READ)
403                 verbose(env, "r");
404         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
405                 verbose(env, "w");
406         if (live & REG_LIVE_DONE)
407                 verbose(env, "D");
408 }
409
410 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
411                                    const struct bpf_reg_state *reg)
412 {
413         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
414
415         return cur->frame[reg->frameno];
416 }
417
418 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
419                                  const struct bpf_func_state *state)
420 {
421         const struct bpf_reg_state *reg;
422         enum bpf_reg_type t;
423         int i;
424
425         if (state->frameno)
426                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
427         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
428                 reg = &state->regs[i];
429                 t = reg->type;
430                 if (t == NOT_INIT)
431                         continue;
432                 verbose(env, " R%d", i);
433                 print_liveness(env, reg->live);
434                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
435                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
436                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
437                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
438                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
439                         if (t == PTR_TO_STACK)
440                                 verbose(env, ",call_%d", func(env, reg)->callsite);
441                 } else {
442                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
443                         if (t != SCALAR_VALUE)
444                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
445                         if (type_is_pkt_pointer(t))
446                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
447                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
448                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
449                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
450                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
451                                         reg->map_ptr->key_size,
452                                         reg->map_ptr->value_size);
453                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
454                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
455                                  * could be a pointer whose offset is too big
456                                  * for reg->off
457                                  */
458                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
459                         } else {
460                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
461                                     reg->smin_value != S64_MIN)
462                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
463                                                 (long long)reg->smin_value);
464                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
465                                     reg->smax_value != S64_MAX)
466                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
467                                                 (long long)reg->smax_value);
468                                 if (reg->umin_value != 0)
469                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
470                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
471                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
472                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
473                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
474                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
475                                         char tn_buf[48];
476
477                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
478                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
479                                 }
480                         }
481                         verbose(env, ")");
482                 }
483         }
484         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
485                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
486                 bool valid = false;
487                 int j;
488
489                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
490                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
491                                 valid = true;
492                         types_buf[j] = slot_type_char[
493                                         state->stack[i].slot_type[j]];
494                 }
495                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
496                 if (!valid)
497                         continue;
498                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
499                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
500                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
501                         verbose(env, "=%s",
502                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
503                 else
504                         verbose(env, "=%s", types_buf);
505         }
506         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
507                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
508                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
509                         if (state->refs[i].id)
510                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
511         }
512         verbose(env, "\n");
513 }
514
515 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
516 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
517                                const struct bpf_func_state *src)        \
518 {                                                                       \
519         if (!src->FIELD)                                                \
520                 return 0;                                               \
521         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
522                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
523                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
524                 return -EFAULT;                                         \
525         }                                                               \
526         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
527                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
528         return 0;                                                       \
529 }
530 /* copy_reference_state() */
531 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
532 /* copy_stack_state() */
533 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
534 #undef COPY_STATE_FN
535
536 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
537 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
538                                   bool copy_old)                        \
539 {                                                                       \
540         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
541         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
542         int slot = size / SIZE;                                         \
543                                                                         \
544         if (size <= old_size || !size) {                                \
545                 if (copy_old)                                           \
546                         return 0;                                       \
547                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
548                 if (!size && old_size) {                                \
549                         kfree(state->FIELD);                            \
550                         state->FIELD = NULL;                            \
551                 }                                                       \
552                 return 0;                                               \
553         }                                                               \
554         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
555                                     GFP_KERNEL);                        \
556         if (!new_##FIELD)                                               \
557                 return -ENOMEM;                                         \
558         if (copy_old) {                                                 \
559                 if (state->FIELD)                                       \
560                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
561                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
562                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
563                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
564         }                                                               \
565         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
566         kfree(state->FIELD);                                            \
567         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
568         return 0;                                                       \
569 }
570 /* realloc_reference_state() */
571 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
572 /* realloc_stack_state() */
573 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
574 #undef REALLOC_STATE_FN
575
576 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
577  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
578  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
579  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
580  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
581  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
582  */
583 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
584                               int refs_size, bool copy_old)
585 {
586         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
587         if (err)
588                 return err;
589         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
590 }
591
592 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
593  * this new pointer reference.
594  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
595  * On failure, returns a negative errno.
596  */
597 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
598 {
599         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
600         int new_ofs = state->acquired_refs;
601         int id, err;
602
603         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
604         if (err)
605                 return err;
606         id = ++env->id_gen;
607         state->refs[new_ofs].id = id;
608         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
609
610         return id;
611 }
612
613 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
614 static int __release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
615 {
616         int i, last_idx;
617
618         if (!ptr_id)
619                 return -EFAULT;
620
621         last_idx = state->acquired_refs - 1;
622         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
623                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
624                         if (last_idx && i != last_idx)
625                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
626                                        sizeof(*state->refs));
627                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
628                         state->acquired_refs--;
629                         return 0;
630                 }
631         }
632         return -EFAULT;
633 }
634
635 /* variation on the above for cases where we expect that there must be an
636  * outstanding reference for the specified ptr_id.
637  */
638 static int release_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int ptr_id)
639 {
640         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
641         int err;
642
643         err = __release_reference_state(state, ptr_id);
644         if (WARN_ON_ONCE(err != 0))
645                 verbose(env, "verifier internal error: can't release reference\n");
646         return err;
647 }
648
649 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
650                                     struct bpf_func_state *src)
651 {
652         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
653         if (err)
654                 return err;
655         err = copy_reference_state(dst, src);
656         if (err)
657                 return err;
658         return 0;
659 }
660
661 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
662 {
663         if (!state)
664                 return;
665         kfree(state->refs);
666         kfree(state->stack);
667         kfree(state);
668 }
669
670 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
671                                 bool free_self)
672 {
673         int i;
674
675         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
676                 free_func_state(state->frame[i]);
677                 state->frame[i] = NULL;
678         }
679         if (free_self)
680                 kfree(state);
681 }
682
683 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
684  * when necessary to accommodate larger src stack
685  */
686 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
687                            const struct bpf_func_state *src)
688 {
689         int err;
690
691         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
692                                  false);
693         if (err)
694                 return err;
695         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
696         err = copy_reference_state(dst, src);
697         if (err)
698                 return err;
699         return copy_stack_state(dst, src);
700 }
701
702 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
703                                const struct bpf_verifier_state *src)
704 {
705         struct bpf_func_state *dst;
706         int i, err;
707
708         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
709         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
710                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
711                 dst_state->frame[i] = NULL;
712         }
713         dst_state->speculative = src->speculative;
714         dst_state->curframe = src->curframe;
715         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
716                 dst = dst_state->frame[i];
717                 if (!dst) {
718                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
719                         if (!dst)
720                                 return -ENOMEM;
721                         dst_state->frame[i] = dst;
722                 }
723                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
724                 if (err)
725                         return err;
726         }
727         return 0;
728 }
729
730 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
731                      int *insn_idx)
732 {
733         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
734         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
735         int err;
736
737         if (env->head == NULL)
738                 return -ENOENT;
739
740         if (cur) {
741                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
742                 if (err)
743                         return err;
744         }
745         if (insn_idx)
746                 *insn_idx = head->insn_idx;
747         if (prev_insn_idx)
748                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
749         elem = head->next;
750         free_verifier_state(&head->st, false);
751         kfree(head);
752         env->head = elem;
753         env->stack_size--;
754         return 0;
755 }
756
757 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
758                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
759                                              bool speculative)
760 {
761         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
762         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
763         int err;
764
765         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
766         if (!elem)
767                 goto err;
768
769         elem->insn_idx = insn_idx;
770         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
771         elem->next = env->head;
772         env->head = elem;
773         env->stack_size++;
774         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
775         if (err)
776                 goto err;
777         elem->st.speculative |= speculative;
778         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
779                 verbose(env, "BPF program is too complex\n");
780                 goto err;
781         }
782         return &elem->st;
783 err:
784         free_verifier_state(env->cur_state, true);
785         env->cur_state = NULL;
786         /* pop all elements and return */
787         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
788         return NULL;
789 }
790
791 #define CALLER_SAVED_REGS 6
792 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
793         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
794 };
795
796 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
797
798 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
799  * known to have the value @imm.
800  */
801 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
802 {
803         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
804         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
805                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
806         reg->var_off = tnum_const(imm);
807         reg->smin_value = (s64)imm;
808         reg->smax_value = (s64)imm;
809         reg->umin_value = imm;
810         reg->umax_value = imm;
811 }
812
813 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
814  * used only on registers holding a pointer type.
815  */
816 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
817 {
818         __mark_reg_known(reg, 0);
819 }
820
821 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
822 {
823         __mark_reg_known(reg, 0);
824         reg->type = SCALAR_VALUE;
825 }
826
827 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
828                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
829 {
830         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
831                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
832                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
833                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
834                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
835                 return;
836         }
837         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
838 }
839
840 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
841 {
842         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
843 }
844
845 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
846 {
847         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
848                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
849 }
850
851 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
852 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
853                                     enum bpf_reg_type which)
854 {
855         /* The register can already have a range from prior markings.
856          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
857          * origin.
858          */
859         return reg->type == which &&
860                reg->id == 0 &&
861                reg->off == 0 &&
862                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
863 }
864
865 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
866 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
867 {
868         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
869         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
870                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
871         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
872         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
873                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
874         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
875         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
876                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
877 }
878
879 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
880 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
881 {
882         /* Learn sign from signed bounds.
883          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
884          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
885          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
886          */
887         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
888                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
889                                                           reg->umin_value);
890                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
891                                                           reg->umax_value);
892                 return;
893         }
894         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
895          * boundary, so we must be careful.
896          */
897         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
898                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
899                  * is positive, hence safe.
900                  */
901                 reg->smin_value = reg->umin_value;
902                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
903                                                           reg->umax_value);
904         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
905                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
906                  * is negative, hence safe.
907                  */
908                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
909                                                           reg->umin_value);
910                 reg->smax_value = reg->umax_value;
911         }
912 }
913
914 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
915 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
916 {
917         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
918                                       tnum_range(reg->umin_value,
919                                                  reg->umax_value));
920 }
921
922 /* Reset the min/max bounds of a register */
923 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
924 {
925         reg->smin_value = S64_MIN;
926         reg->smax_value = S64_MAX;
927         reg->umin_value = 0;
928         reg->umax_value = U64_MAX;
929 }
930
931 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
932 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
933 {
934         /*
935          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
936          * padding between 'type' and union
937          */
938         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
939         reg->type = SCALAR_VALUE;
940         reg->var_off = tnum_unknown;
941         reg->frameno = 0;
942         __mark_reg_unbounded(reg);
943 }
944
945 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
946                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
947 {
948         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
949                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
950                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
951                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
952                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
953                 return;
954         }
955         __mark_reg_unknown(regs + regno);
956 }
957
958 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
959 {
960         __mark_reg_unknown(reg);
961         reg->type = NOT_INIT;
962 }
963
964 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
965                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
966 {
967         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
968                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
969                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
970                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
971                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
972                 return;
973         }
974         __mark_reg_not_init(regs + regno);
975 }
976
977 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
978                            struct bpf_func_state *state)
979 {
980         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
981         int i;
982
983         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
984                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
985                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
986                 regs[i].parent = NULL;
987         }
988
989         /* frame pointer */
990         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
991         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
992         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
993
994         /* 1st arg to a function */
995         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
996         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
997 }
998
999 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1000 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1001                             struct bpf_func_state *state,
1002                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1003 {
1004         state->callsite = callsite;
1005         state->frameno = frameno;
1006         state->subprogno = subprogno;
1007         init_reg_state(env, state);
1008 }
1009
1010 enum reg_arg_type {
1011         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1012         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1013         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1014 };
1015
1016 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1017 {
1018         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1019                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1020 }
1021
1022 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1023 {
1024         struct bpf_subprog_info *p;
1025
1026         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1027                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1028         if (!p)
1029                 return -ENOENT;
1030         return p - env->subprog_info;
1031
1032 }
1033
1034 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1035 {
1036         int insn_cnt = env->prog->len;
1037         int ret;
1038
1039         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1040                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1041                 return -EINVAL;
1042         }
1043         ret = find_subprog(env, off);
1044         if (ret >= 0)
1045                 return 0;
1046         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1047                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1048                 return -E2BIG;
1049         }
1050         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1051         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1052              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1053         return 0;
1054 }
1055
1056 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1057 {
1058         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1059         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1060         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1061         int insn_cnt = env->prog->len;
1062
1063         /* Add entry function. */
1064         ret = add_subprog(env, 0);
1065         if (ret < 0)
1066                 return ret;
1067
1068         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1069         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1070                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1071                         continue;
1072                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1073                         continue;
1074                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1075                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1076                         return -EPERM;
1077                 }
1078                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1079                 if (ret < 0)
1080                         return ret;
1081         }
1082
1083         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1084          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1085          */
1086         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1087
1088         if (env->log.level > 1)
1089                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1090                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1091
1092         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1093         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1094         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1095         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1096                 u8 code = insn[i].code;
1097
1098                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
1099                         goto next;
1100                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1101                         goto next;
1102                 off = i + insn[i].off + 1;
1103                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1104                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1105                         return -EINVAL;
1106                 }
1107 next:
1108                 if (i == subprog_end - 1) {
1109                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1110                          * the last insn of the subprog should be either exit
1111                          * or unconditional jump back
1112                          */
1113                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1114                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1115                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1116                                 return -EINVAL;
1117                         }
1118                         subprog_start = subprog_end;
1119                         cur_subprog++;
1120                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1121                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1122                 }
1123         }
1124         return 0;
1125 }
1126
1127 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1128  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1129  */
1130 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1131                          const struct bpf_reg_state *state,
1132                          struct bpf_reg_state *parent)
1133 {
1134         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1135
1136         while (parent) {
1137                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1138                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1139                         break;
1140                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1141                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1142                                 reg_type_str[parent->type],
1143                                 parent->var_off.value, parent->off);
1144                         return -EFAULT;
1145                 }
1146                 /* ... then we depend on parent's value */
1147                 parent->live |= REG_LIVE_READ;
1148                 state = parent;
1149                 parent = state->parent;
1150                 writes = true;
1151         }
1152         return 0;
1153 }
1154
1155 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1156                          enum reg_arg_type t)
1157 {
1158         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1159         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1160         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1161
1162         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1163                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1164                 return -EINVAL;
1165         }
1166
1167         if (t == SRC_OP) {
1168                 /* check whether register used as source operand can be read */
1169                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
1170                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1171                         return -EACCES;
1172                 }
1173                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1174                 if (regno != BPF_REG_FP)
1175                         return mark_reg_read(env, &regs[regno],
1176                                              regs[regno].parent);
1177         } else {
1178                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1179                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1180                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1181                         return -EACCES;
1182                 }
1183                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1184                 if (t == DST_OP)
1185                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1186         }
1187         return 0;
1188 }
1189
1190 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1191 {
1192         switch (type) {
1193         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1194         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1195         case PTR_TO_STACK:
1196         case PTR_TO_CTX:
1197         case PTR_TO_PACKET:
1198         case PTR_TO_PACKET_META:
1199         case PTR_TO_PACKET_END:
1200         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1201         case CONST_PTR_TO_MAP:
1202         case PTR_TO_SOCKET:
1203         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1204                 return true;
1205         default:
1206                 return false;
1207         }
1208 }
1209
1210 /* Does this register contain a constant zero? */
1211 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1212 {
1213         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1214 }
1215
1216 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1217  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1218  */
1219 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1220                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1221                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1222 {
1223         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1224         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1225         enum bpf_reg_type type;
1226
1227         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1228                                  state->acquired_refs, true);
1229         if (err)
1230                 return err;
1231         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1232          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1233          */
1234         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1235             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1236             size != BPF_REG_SIZE) {
1237                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1238                 return -EACCES;
1239         }
1240
1241         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1242         if (value_regno >= 0 &&
1243             is_spillable_regtype((type = cur->regs[value_regno].type))) {
1244
1245                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1246                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1247                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1248                         return -EACCES;
1249                 }
1250
1251                 if (state != cur && type == PTR_TO_STACK) {
1252                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1253                         return -EINVAL;
1254                 }
1255
1256                 /* save register state */
1257                 state->stack[spi].spilled_ptr = cur->regs[value_regno];
1258                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1259
1260                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1261                         if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC &&
1262                             !env->allow_ptr_leaks) {
1263                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
1264                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
1265
1266                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
1267                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
1268                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
1269                                  * (speculative store bypass)
1270                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
1271                                  * store of zero.
1272                                  */
1273                                 if (*poff && *poff != soff) {
1274                                         /* disallow programs where single insn stores
1275                                          * into two different stack slots, since verifier
1276                                          * cannot sanitize them
1277                                          */
1278                                         verbose(env,
1279                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
1280                                                 insn_idx, *poff, soff);
1281                                         return -EINVAL;
1282                                 }
1283                                 *poff = soff;
1284                         }
1285                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1286                 }
1287         } else {
1288                 u8 type = STACK_MISC;
1289
1290                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
1291                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
1292                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
1293                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
1294                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1295                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
1296
1297                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1298                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1299                  * when stack slots are partially written.
1300                  * This heuristic means that read propagation will be
1301                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1302                  * to stack slots all the way to first state when programs
1303                  * writes+reads less than 8 bytes
1304                  */
1305                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1306                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1307
1308                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1309                 if (value_regno >= 0 &&
1310                     register_is_null(&cur->regs[value_regno]))
1311                         type = STACK_ZERO;
1312
1313                 /* Mark slots affected by this stack write. */
1314                 for (i = 0; i < size; i++)
1315                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
1316                                 type;
1317         }
1318         return 0;
1319 }
1320
1321 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
1322                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
1323                             int off, int size, int value_regno)
1324 {
1325         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1326         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1327         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1328         u8 *stype;
1329
1330         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
1331                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
1332                         off, size);
1333                 return -EACCES;
1334         }
1335         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
1336
1337         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
1338                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1339                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1340                         return -EACCES;
1341                 }
1342                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1343                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
1344                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
1345                                 return -EACCES;
1346                         }
1347                 }
1348
1349                 if (value_regno >= 0) {
1350                         /* restore register state from stack */
1351                         state->regs[value_regno] = reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
1352                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
1353                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
1354                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
1355                          */
1356                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1357                 }
1358                 mark_reg_read(env, &reg_state->stack[spi].spilled_ptr,
1359                               reg_state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
1360                 return 0;
1361         } else {
1362                 int zeros = 0;
1363
1364                 for (i = 0; i < size; i++) {
1365                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
1366                                 continue;
1367                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
1368                                 zeros++;
1369                                 continue;
1370                         }
1371                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
1372                                 off, i, size);
1373                         return -EACCES;
1374                 }
1375                 mark_reg_read(env, &reg_state->stack[spi].spilled_ptr,
1376                               reg_state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
1377                 if (value_regno >= 0) {
1378                         if (zeros == size) {
1379                                 /* any size read into register is zero extended,
1380                                  * so the whole register == const_zero
1381                                  */
1382                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
1383                         } else {
1384                                 /* have read misc data from the stack */
1385                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
1386                         }
1387                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1388                 }
1389                 return 0;
1390         }
1391 }
1392
1393 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
1394                               const struct bpf_reg_state *reg,
1395                               int off, int size)
1396 {
1397         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
1398          * can determine what type of data were returned. See
1399          * check_stack_read().
1400          */
1401         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1402                 char tn_buf[48];
1403
1404                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1405                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1406                         tn_buf, off, size);
1407                 return -EACCES;
1408         }
1409
1410         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1411                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
1412                 return -EACCES;
1413         }
1414
1415         return 0;
1416 }
1417
1418 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
1419 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1420                               int size, bool zero_size_allowed)
1421 {
1422         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1423         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
1424
1425         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1426             off + size > map->value_size) {
1427                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
1428                         map->value_size, off, size);
1429                 return -EACCES;
1430         }
1431         return 0;
1432 }
1433
1434 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
1435 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1436                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
1437 {
1438         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1439         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1440         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
1441         int err;
1442
1443         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
1444          * need to try adding each of min_value and max_value to off
1445          * to make sure our theoretical access will be safe.
1446          */
1447         if (env->log.level)
1448                 print_verifier_state(env, state);
1449
1450         /* The minimum value is only important with signed
1451          * comparisons where we can't assume the floor of a
1452          * value is 0.  If we are using signed variables for our
1453          * index'es we need to make sure that whatever we use
1454          * will have a set floor within our range.
1455          */
1456         if (reg->smin_value < 0 &&
1457             (reg->smin_value == S64_MIN ||
1458              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
1459               reg->smin_value + off < 0)) {
1460                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1461                         regno);
1462                 return -EACCES;
1463         }
1464         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
1465                                  zero_size_allowed);
1466         if (err) {
1467                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
1468                         regno);
1469                 return err;
1470         }
1471
1472         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
1473          * sure we won't do bad things.
1474          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
1475          */
1476         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
1477                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
1478                         regno);
1479                 return -EACCES;
1480         }
1481         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
1482                                  zero_size_allowed);
1483         if (err)
1484                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
1485                         regno);
1486         return err;
1487 }
1488
1489 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
1490
1491 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
1492                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
1493                                        enum bpf_access_type t)
1494 {
1495         switch (env->prog->type) {
1496         /* Program types only with direct read access go here! */
1497         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
1498         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
1499         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
1500         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
1501         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
1502         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
1503                 if (t == BPF_WRITE)
1504                         return false;
1505                 /* fallthrough */
1506
1507         /* Program types with direct read + write access go here! */
1508         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
1509         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
1510         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
1511         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
1512         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
1513         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
1514                 if (meta)
1515                         return meta->pkt_access;
1516
1517                 env->seen_direct_write = true;
1518                 return true;
1519         default:
1520                 return false;
1521         }
1522 }
1523
1524 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1525                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
1526 {
1527         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1528         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1529
1530         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1531             (u64)off + size > reg->range) {
1532                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
1533                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
1534                 return -EACCES;
1535         }
1536         return 0;
1537 }
1538
1539 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1540                                int size, bool zero_size_allowed)
1541 {
1542         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1543         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1544         int err;
1545
1546         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
1547          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
1548          * offset.
1549          */
1550
1551         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
1552          * detail to prove they're safe.
1553          */
1554         if (reg->smin_value < 0) {
1555                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1556                         regno);
1557                 return -EACCES;
1558         }
1559         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
1560         if (err) {
1561                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
1562                 return err;
1563         }
1564
1565         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
1566          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
1567          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
1568          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
1569          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
1570          */
1571         env->prog->aux->max_pkt_offset =
1572                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
1573                       off + reg->umax_value + size - 1);
1574
1575         return err;
1576 }
1577
1578 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
1579 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
1580                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
1581 {
1582         struct bpf_insn_access_aux info = {
1583                 .reg_type = *reg_type,
1584         };
1585
1586         if (env->ops->is_valid_access &&
1587             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
1588                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
1589                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
1590                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
1591                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
1592                  * will only allow for whole field access and rejects any other
1593                  * type of narrower access.
1594                  */
1595                 *reg_type = info.reg_type;
1596
1597                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
1598                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
1599                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
1600                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
1601                 return 0;
1602         }
1603
1604         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
1605         return -EACCES;
1606 }
1607
1608 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
1609                                   int size)
1610 {
1611         if (size < 0 || off < 0 ||
1612             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
1613                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
1614                         off, size);
1615                 return -EACCES;
1616         }
1617         return 0;
1618 }
1619
1620 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1621                              int size, enum bpf_access_type t)
1622 {
1623         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1624         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1625         struct bpf_insn_access_aux info;
1626
1627         if (reg->smin_value < 0) {
1628                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1629                         regno);
1630                 return -EACCES;
1631         }
1632
1633         if (!bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info)) {
1634                 verbose(env, "invalid bpf_sock access off=%d size=%d\n",
1635                         off, size);
1636                 return -EACCES;
1637         }
1638
1639         return 0;
1640 }
1641
1642 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
1643                                const struct bpf_reg_state *reg)
1644 {
1645         if (allow_ptr_leaks)
1646                 return false;
1647
1648         return reg->type != SCALAR_VALUE;
1649 }
1650
1651 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1652 {
1653         return cur_regs(env) + regno;
1654 }
1655
1656 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1657 {
1658         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
1659 }
1660
1661 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1662 {
1663         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1664
1665         return reg->type == PTR_TO_CTX ||
1666                reg->type == PTR_TO_SOCKET;
1667 }
1668
1669 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1670 {
1671         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1672
1673         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1674 }
1675
1676 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1677 {
1678         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1679
1680         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
1681         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
1682 }
1683
1684 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1685                                    const struct bpf_reg_state *reg,
1686                                    int off, int size, bool strict)
1687 {
1688         struct tnum reg_off;
1689         int ip_align;
1690
1691         /* Byte size accesses are always allowed. */
1692         if (!strict || size == 1)
1693                 return 0;
1694
1695         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
1696          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
1697          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
1698          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
1699          * to this code only in strict mode where we want to emulate
1700          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
1701          * unconditional IP align value of '2'.
1702          */
1703         ip_align = 2;
1704
1705         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1706         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1707                 char tn_buf[48];
1708
1709                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1710                 verbose(env,
1711                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1712                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1713                 return -EACCES;
1714         }
1715
1716         return 0;
1717 }
1718
1719 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1720                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1721                                        const char *pointer_desc,
1722                                        int off, int size, bool strict)
1723 {
1724         struct tnum reg_off;
1725
1726         /* Byte size accesses are always allowed. */
1727         if (!strict || size == 1)
1728                 return 0;
1729
1730         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1731         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1732                 char tn_buf[48];
1733
1734                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1735                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1736                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1737                 return -EACCES;
1738         }
1739
1740         return 0;
1741 }
1742
1743 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1744                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
1745                                int size, bool strict_alignment_once)
1746 {
1747         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
1748         const char *pointer_desc = "";
1749
1750         switch (reg->type) {
1751         case PTR_TO_PACKET:
1752         case PTR_TO_PACKET_META:
1753                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1754                  * right in front, treat it the very same way.
1755                  */
1756                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1757         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1758                 pointer_desc = "flow keys ";
1759                 break;
1760         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1761                 pointer_desc = "value ";
1762                 break;
1763         case PTR_TO_CTX:
1764                 pointer_desc = "context ";
1765                 break;
1766         case PTR_TO_STACK:
1767                 pointer_desc = "stack ";
1768                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
1769                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
1770                  * aligned.
1771                  */
1772                 strict = true;
1773                 break;
1774         case PTR_TO_SOCKET:
1775                 pointer_desc = "sock ";
1776                 break;
1777         default:
1778                 break;
1779         }
1780         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1781                                            strict);
1782 }
1783
1784 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
1785                               const struct bpf_func_state *func,
1786                               int off)
1787 {
1788         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
1789
1790         if (stack >= -off)
1791                 return 0;
1792
1793         /* update known max for given subprogram */
1794         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
1795         return 0;
1796 }
1797
1798 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
1799  * and recursively walk all callees that given function can call.
1800  * Ignore jump and exit insns.
1801  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
1802  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
1803  */
1804 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
1805 {
1806         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
1807         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1808         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1809         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
1810         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
1811
1812 process_func:
1813         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
1814          * of interpreter stack size
1815          */
1816         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
1817         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
1818                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
1819                         frame + 1, depth);
1820                 return -EACCES;
1821         }
1822 continue_func:
1823         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
1824         for (; i < subprog_end; i++) {
1825                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1826                         continue;
1827                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1828                         continue;
1829                 /* remember insn and function to return to */
1830                 ret_insn[frame] = i + 1;
1831                 ret_prog[frame] = idx;
1832
1833                 /* find the callee */
1834                 i = i + insn[i].imm + 1;
1835                 idx = find_subprog(env, i);
1836                 if (idx < 0) {
1837                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
1838                                   i);
1839                         return -EFAULT;
1840                 }
1841                 frame++;
1842                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
1843                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. Call stack is too deep\n");
1844                         return -EFAULT;
1845                 }
1846                 goto process_func;
1847         }
1848         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
1849          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
1850          */
1851         if (frame == 0)
1852                 return 0;
1853         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
1854         frame--;
1855         i = ret_insn[frame];
1856         idx = ret_prog[frame];
1857         goto continue_func;
1858 }
1859
1860 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
1861 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
1862                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
1863 {
1864         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
1865
1866         subprog = find_subprog(env, start);
1867         if (subprog < 0) {
1868                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
1869                           start);
1870                 return -EFAULT;
1871         }
1872         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
1873 }
1874 #endif
1875
1876 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
1877                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
1878 {
1879         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
1880          * its original, unmodified form.
1881          */
1882
1883         if (reg->off) {
1884                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
1885                         regno, reg->off);
1886                 return -EACCES;
1887         }
1888
1889         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1890                 char tn_buf[48];
1891
1892                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1893                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
1894                 return -EACCES;
1895         }
1896
1897         return 0;
1898 }
1899
1900 /* truncate register to smaller size (in bytes)
1901  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
1902  */
1903 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
1904 {
1905         u64 mask;
1906
1907         /* clear high bits in bit representation */
1908         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
1909
1910         /* fix arithmetic bounds */
1911         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
1912         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
1913                 reg->umin_value &= mask;
1914                 reg->umax_value &= mask;
1915         } else {
1916                 reg->umin_value = 0;
1917                 reg->umax_value = mask;
1918         }
1919         reg->smin_value = reg->umin_value;
1920         reg->smax_value = reg->umax_value;
1921 }
1922
1923 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1924  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1925  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1926  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1927  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1928  */
1929 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
1930                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1931                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
1932 {
1933         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1934         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1935         struct bpf_func_state *state;
1936         int size, err = 0;
1937
1938         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1939         if (size < 0)
1940                 return size;
1941
1942         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1943         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
1944         if (err)
1945                 return err;
1946
1947         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1948         off += reg->off;
1949
1950         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1951                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1952                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1953                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1954                         return -EACCES;
1955                 }
1956
1957                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
1958                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1959                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1960
1961         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1962                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1963
1964                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1965                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1966                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1967                         return -EACCES;
1968                 }
1969
1970                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
1971                 if (err < 0)
1972                         return err;
1973
1974                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1975                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1976                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1977                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
1978                          * case, we know the offset is zero.
1979                          */
1980                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1981                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1982                         else
1983                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
1984                                                     value_regno);
1985                         regs[value_regno].type = reg_type;
1986                 }
1987
1988         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1989                 off += reg->var_off.value;
1990                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
1991                 if (err)
1992                         return err;
1993
1994                 state = func(env, reg);
1995                 err = update_stack_depth(env, state, off);
1996                 if (err)
1997                         return err;
1998
1999                 if (t == BPF_WRITE)
2000                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
2001                                                 value_regno, insn_idx);
2002                 else
2003                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
2004                                                value_regno);
2005         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
2006                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
2007                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
2008                         return -EACCES;
2009                 }
2010                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2011                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2012                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
2013                                 value_regno);
2014                         return -EACCES;
2015                 }
2016                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
2017                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2018                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2019         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
2020                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2021                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2022                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
2023                                 value_regno);
2024                         return -EACCES;
2025                 }
2026
2027                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
2028                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2029                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2030         } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET) {
2031                 if (t == BPF_WRITE) {
2032                         verbose(env, "cannot write into socket\n");
2033                         return -EACCES;
2034                 }
2035                 err = check_sock_access(env, regno, off, size, t);
2036                 if (!err && value_regno >= 0)
2037                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2038         } else {
2039                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
2040                         reg_type_str[reg->type]);
2041                 return -EACCES;
2042         }
2043
2044         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
2045             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
2046                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
2047                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
2048         }
2049         return err;
2050 }
2051
2052 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
2053 {
2054         int err;
2055
2056         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
2057             insn->imm != 0) {
2058                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
2059                 return -EINVAL;
2060         }
2061
2062         /* check src1 operand */
2063         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2064         if (err)
2065                 return err;
2066
2067         /* check src2 operand */
2068         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2069         if (err)
2070                 return err;
2071
2072         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2073                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
2074                 return -EACCES;
2075         }
2076
2077         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
2078             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
2079             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg)) {
2080                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
2081                         insn->dst_reg,
2082                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
2083                 return -EACCES;
2084         }
2085
2086         /* check whether atomic_add can read the memory */
2087         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2088                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
2089         if (err)
2090                 return err;
2091
2092         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
2093         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2094                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
2095 }
2096
2097 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
2098  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
2099  * and all elements of stack are initialized.
2100  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
2101  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
2102  */
2103 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2104                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
2105                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
2106 {
2107         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2108         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
2109         int off, i, slot, spi;
2110
2111         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
2112                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
2113                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
2114                     register_is_null(reg))
2115                         return 0;
2116
2117                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2118                         reg_type_str[reg->type],
2119                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
2120                 return -EACCES;
2121         }
2122
2123         /* Only allow fixed-offset stack reads */
2124         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2125                 char tn_buf[48];
2126
2127                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2128                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
2129                         regno, tn_buf);
2130                 return -EACCES;
2131         }
2132         off = reg->off + reg->var_off.value;
2133         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
2134             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
2135                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
2136                         regno, off, access_size);
2137                 return -EACCES;
2138         }
2139
2140         if (meta && meta->raw_mode) {
2141                 meta->access_size = access_size;
2142                 meta->regno = regno;
2143                 return 0;
2144         }
2145
2146         for (i = 0; i < access_size; i++) {
2147                 u8 *stype;
2148
2149                 slot = -(off + i) - 1;
2150                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2151                 if (state->allocated_stack <= slot)
2152                         goto err;
2153                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2154                 if (*stype == STACK_MISC)
2155                         goto mark;
2156                 if (*stype == STACK_ZERO) {
2157                         /* helper can write anything into the stack */
2158                         *stype = STACK_MISC;
2159                         goto mark;
2160                 }
2161 err:
2162                 verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
2163                         off, i, access_size);
2164                 return -EACCES;
2165 mark:
2166                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
2167                  * the whole slot to be marked as 'read'
2168                  */
2169                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
2170                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
2171         }
2172         return update_stack_depth(env, state, off);
2173 }
2174
2175 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2176                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
2177                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
2178 {
2179         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2180
2181         switch (reg->type) {
2182         case PTR_TO_PACKET:
2183         case PTR_TO_PACKET_META:
2184                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
2185                                            zero_size_allowed);
2186         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2187                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
2188                                         zero_size_allowed);
2189         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
2190                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
2191                                             zero_size_allowed, meta);
2192         }
2193 }
2194
2195 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
2196 {
2197         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
2198                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
2199                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
2200 }
2201
2202 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
2203 {
2204         return type == ARG_CONST_SIZE ||
2205                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
2206 }
2207
2208 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2209                           enum bpf_arg_type arg_type,
2210                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
2211 {
2212         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2213         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
2214         int err = 0;
2215
2216         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
2217                 return 0;
2218
2219         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
2220         if (err)
2221                 return err;
2222
2223         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
2224                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
2225                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
2226                                 regno);
2227                         return -EACCES;
2228                 }
2229                 return 0;
2230         }
2231
2232         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
2233             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
2234                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
2235                 return -EACCES;
2236         }
2237
2238         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
2239             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
2240             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
2241                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2242                 if (!type_is_pkt_pointer(type) && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2243                     type != expected_type)
2244                         goto err_type;
2245         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
2246                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
2247                 expected_type = SCALAR_VALUE;
2248                 if (type != expected_type)
2249                         goto err_type;
2250         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
2251                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
2252                 if (type != expected_type)
2253                         goto err_type;
2254         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
2255                 expected_type = PTR_TO_CTX;
2256                 if (type != expected_type)
2257                         goto err_type;
2258                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2259                 if (err < 0)
2260                         return err;
2261         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
2262                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
2263                 if (type != expected_type)
2264                         goto err_type;
2265                 if (meta->ptr_id || !reg->id) {
2266                         verbose(env, "verifier internal error: mismatched references meta=%d, reg=%d\n",
2267                                 meta->ptr_id, reg->id);
2268                         return -EFAULT;
2269                 }
2270                 meta->ptr_id = reg->id;
2271         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
2272                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2273                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
2274                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
2275                  * happens during stack boundary checking.
2276                  */
2277                 if (register_is_null(reg) &&
2278                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
2279                         /* final test in check_stack_boundary() */;
2280                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
2281                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2282                          type != expected_type)
2283                         goto err_type;
2284                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
2285         } else {
2286                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
2287                 return -EFAULT;
2288         }
2289
2290         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
2291                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
2292                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
2293         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
2294                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
2295                  * check that [key, key + map->key_size) are within
2296                  * stack limits and initialized
2297                  */
2298                 if (!meta->map_ptr) {
2299                         /* in function declaration map_ptr must come before
2300                          * map_key, so that it's verified and known before
2301                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
2302                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
2303                          */
2304                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
2305                         return -EACCES;
2306                 }
2307                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
2308                                               meta->map_ptr->key_size, false,
2309                                               NULL);
2310         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
2311                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
2312                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
2313                  * check [value, value + map->value_size) validity
2314                  */
2315                 if (!meta->map_ptr) {
2316                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
2317                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
2318                         return -EACCES;
2319                 }
2320                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
2321                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
2322                                               meta->map_ptr->value_size, false,
2323                                               meta);
2324         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
2325                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
2326
2327                 /* remember the mem_size which may be used later
2328                  * to refine return values.
2329                  */
2330                 meta->msize_smax_value = reg->smax_value;
2331                 meta->msize_umax_value = reg->umax_value;
2332
2333                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
2334                  * happens using its boundaries.
2335                  */
2336                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
2337                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
2338                          * mode so that the program is required to
2339                          * initialize all the memory that the helper could
2340                          * just partially fill up.
2341                          */
2342                         meta = NULL;
2343
2344                 if (reg->smin_value < 0) {
2345                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
2346                                 regno);
2347                         return -EACCES;
2348                 }
2349
2350                 if (reg->umin_value == 0) {
2351                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
2352                                                       zero_size_allowed,
2353                                                       meta);
2354                         if (err)
2355                                 return err;
2356                 }
2357
2358                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
2359                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
2360                                 regno);
2361                         return -EACCES;
2362                 }
2363                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
2364                                               reg->umax_value,
2365                                               zero_size_allowed, meta);
2366         }
2367
2368         return err;
2369 err_type:
2370         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2371                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
2372         return -EACCES;
2373 }
2374
2375 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
2376                                         struct bpf_map *map, int func_id)
2377 {
2378         if (!map)
2379                 return 0;
2380
2381         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
2382         switch (map->map_type) {
2383         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
2384                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
2385                         goto error;
2386                 break;
2387         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
2388                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
2389                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
2390                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
2391                         goto error;
2392                 break;
2393         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
2394                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
2395                         goto error;
2396                 break;
2397         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
2398                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
2399                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
2400                         goto error;
2401                 break;
2402         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
2403         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
2404                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
2405                         goto error;
2406                 break;
2407         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
2408          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
2409          * for now.
2410          */
2411         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
2412                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2413                         goto error;
2414                 break;
2415         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
2416          * appear.
2417          */
2418         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
2419         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
2420                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2421                         goto error;
2422                 break;
2423         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
2424         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
2425                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
2426                         goto error;
2427                 break;
2428         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
2429                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
2430                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
2431                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2432                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
2433                         goto error;
2434                 break;
2435         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
2436                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
2437                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
2438                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2439                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
2440                         goto error;
2441                 break;
2442         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
2443                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
2444                         goto error;
2445                 break;
2446         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
2447         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
2448                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
2449                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
2450                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
2451                         goto error;
2452                 break;
2453         default:
2454                 break;
2455         }
2456
2457         /* ... and second from the function itself. */
2458         switch (func_id) {
2459         case BPF_FUNC_tail_call:
2460                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
2461                         goto error;
2462                 if (env->subprog_cnt > 1) {
2463                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
2464                         return -EINVAL;
2465                 }
2466                 break;
2467         case BPF_FUNC_perf_event_read:
2468         case BPF_FUNC_perf_event_output:
2469         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
2470                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
2471                         goto error;
2472                 break;
2473         case BPF_FUNC_get_stackid:
2474                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
2475                         goto error;
2476                 break;
2477         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
2478         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
2479                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
2480                         goto error;
2481                 break;
2482         case BPF_FUNC_redirect_map:
2483                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
2484                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
2485                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
2486                         goto error;
2487                 break;
2488         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
2489         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
2490         case BPF_FUNC_sock_map_update:
2491                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
2492                         goto error;
2493                 break;
2494         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
2495         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
2496         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
2497                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
2498                         goto error;
2499                 break;
2500         case BPF_FUNC_get_local_storage:
2501                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
2502                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
2503                         goto error;
2504                 break;
2505         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
2506                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
2507                         goto error;
2508                 break;
2509         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
2510         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
2511         case BPF_FUNC_map_push_elem:
2512                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
2513                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
2514                         goto error;
2515                 break;
2516         default:
2517                 break;
2518         }
2519
2520         return 0;
2521 error:
2522         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
2523                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
2524         return -EINVAL;
2525 }
2526
2527 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2528 {
2529         int count = 0;
2530
2531         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2532                 count++;
2533         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2534                 count++;
2535         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2536                 count++;
2537         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2538                 count++;
2539         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2540                 count++;
2541
2542         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
2543          * which is sufficient for the helper functions we have
2544          * right now.
2545          */
2546         return count <= 1;
2547 }
2548
2549 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
2550                                     enum bpf_arg_type arg_next)
2551 {
2552         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
2553                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
2554                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
2555                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
2556 }
2557
2558 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2559 {
2560         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
2561          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
2562          * to be paired, so make sure there's no buggy
2563          * helper function specification.
2564          */
2565         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
2566             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
2567             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
2568             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
2569             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
2570             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
2571                 return false;
2572
2573         return true;
2574 }
2575
2576 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2577 {
2578         int count = 0;
2579
2580         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg1_type))
2581                 count++;
2582         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg2_type))
2583                 count++;
2584         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg3_type))
2585                 count++;
2586         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg4_type))
2587                 count++;
2588         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg5_type))
2589                 count++;
2590
2591         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
2592          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
2593          */
2594         return count <= 1;
2595 }
2596
2597 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn)
2598 {
2599         return check_raw_mode_ok(fn) &&
2600                check_arg_pair_ok(fn) &&
2601                check_refcount_ok(fn) ? 0 : -EINVAL;
2602 }
2603
2604 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
2605  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
2606  */
2607 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
2608                                      struct bpf_func_state *state)
2609 {
2610         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2611         int i;
2612
2613         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2614                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
2615                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
2616
2617         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
2618                 if (!reg)
2619                         continue;
2620                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
2621                         __mark_reg_unknown(reg);
2622         }
2623 }
2624
2625 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
2626 {
2627         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2628         int i;
2629
2630         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
2631                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
2632 }
2633
2634 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
2635                                    struct bpf_func_state *state, int id)
2636 {
2637         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2638         int i;
2639
2640         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2641                 if (regs[i].id == id)
2642                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
2643
2644         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
2645                 if (!reg)
2646                         continue;
2647                 if (reg_is_refcounted(reg) && reg->id == id)
2648                         __mark_reg_unknown(reg);
2649         }
2650 }
2651
2652 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
2653  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
2654  */
2655 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
2656                              struct bpf_call_arg_meta *meta)
2657 {
2658         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2659         int i;
2660
2661         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
2662                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], meta->ptr_id);
2663
2664         return release_reference_state(env, meta->ptr_id);
2665 }
2666
2667 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
2668                            int *insn_idx)
2669 {
2670         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
2671         struct bpf_func_state *caller, *callee;
2672         int i, err, subprog, target_insn;
2673
2674         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
2675                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
2676                         state->curframe + 2);
2677                 return -E2BIG;
2678         }
2679
2680         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
2681         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
2682         if (subprog < 0) {
2683                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2684                         target_insn + 1);
2685                 return -EFAULT;
2686         }
2687
2688         caller = state->frame[state->curframe];
2689         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
2690                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
2691                         state->curframe + 1);
2692                 return -EFAULT;
2693         }
2694
2695         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
2696         if (!callee)
2697                 return -ENOMEM;
2698         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
2699
2700         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
2701          * into its own stack before reading from it.
2702          * callee can read/write into caller's stack
2703          */
2704         init_func_state(env, callee,
2705                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
2706                         *insn_idx /* callsite */,
2707                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
2708                         subprog /* subprog number within this prog */);
2709
2710         /* Transfer references to the callee */
2711         err = transfer_reference_state(callee, caller);
2712         if (err)
2713                 return err;
2714
2715         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
2716          * pointers, which connects us up to the liveness chain
2717          */
2718         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
2719                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
2720
2721         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
2722         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2723                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
2724                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2725         }
2726
2727         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
2728         state->curframe++;
2729
2730         /* and go analyze first insn of the callee */
2731         *insn_idx = target_insn;
2732
2733         if (env->log.level) {
2734                 verbose(env, "caller:\n");
2735                 print_verifier_state(env, caller);
2736                 verbose(env, "callee:\n");
2737                 print_verifier_state(env, callee);
2738         }
2739         return 0;
2740 }
2741
2742 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
2743 {
2744         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
2745         struct bpf_func_state *caller, *callee;
2746         struct bpf_reg_state *r0;
2747         int err;
2748
2749         callee = state->frame[state->curframe];
2750         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
2751         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
2752                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
2753                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
2754                  * since these pointers are valid. Only current stack
2755                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
2756                  * but let's be conservative
2757                  */
2758                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
2759                 return -EINVAL;
2760         }
2761
2762         state->curframe--;
2763         caller = state->frame[state->curframe];
2764         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
2765         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
2766
2767         /* Transfer references to the caller */
2768         err = transfer_reference_state(caller, callee);
2769         if (err)
2770                 return err;
2771
2772         *insn_idx = callee->callsite + 1;
2773         if (env->log.level) {
2774                 verbose(env, "returning from callee:\n");
2775                 print_verifier_state(env, callee);
2776                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
2777                 print_verifier_state(env, caller);
2778         }
2779         /* clear everything in the callee */
2780         free_func_state(callee);
2781         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
2782         return 0;
2783 }
2784
2785 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
2786                                    int func_id,
2787                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
2788 {
2789         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
2790
2791         if (ret_type != RET_INTEGER ||
2792             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
2793              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
2794                 return;
2795
2796         ret_reg->smax_value = meta->msize_smax_value;
2797         ret_reg->umax_value = meta->msize_umax_value;
2798         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
2799         __reg_bound_offset(ret_reg);
2800 }
2801
2802 static int
2803 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
2804                 int func_id, int insn_idx)
2805 {
2806         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
2807
2808         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
2809             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
2810             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
2811             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2812             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
2813             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
2814             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
2815                 return 0;
2816
2817         if (meta->map_ptr == NULL) {
2818                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
2819                 return -EINVAL;
2820         }
2821
2822         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_state))
2823                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
2824                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
2825         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_state) != meta->map_ptr)
2826                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
2827                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
2828         return 0;
2829 }
2830
2831 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
2832 {
2833         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
2834         int i;
2835
2836         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
2837                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
2838                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
2839         }
2840         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
2841 }
2842
2843 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
2844 {
2845         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
2846         struct bpf_reg_state *regs;
2847         struct bpf_call_arg_meta meta;
2848         bool changes_data;
2849         int i, err;
2850
2851         /* find function prototype */
2852         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
2853                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
2854                         func_id);
2855                 return -EINVAL;
2856         }
2857
2858         if (env->ops->get_func_proto)
2859                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
2860         if (!fn) {
2861                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
2862                         func_id);
2863                 return -EINVAL;
2864         }
2865
2866         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
2867         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
2868                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
2869                 return -EINVAL;
2870         }
2871
2872         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
2873         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
2874         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
2875                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
2876                         func_id_name(func_id), func_id);
2877                 return -EINVAL;
2878         }
2879
2880         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
2881         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
2882
2883         err = check_func_proto(fn);
2884         if (err) {
2885                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
2886                         func_id_name(func_id), func_id);
2887                 return err;
2888         }
2889
2890         /* check args */
2891         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
2892         if (err)
2893                 return err;
2894         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
2895         if (err)
2896                 return err;
2897         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
2898         if (err)
2899                 return err;
2900         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
2901         if (err)
2902                 return err;
2903         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
2904         if (err)
2905                 return err;
2906
2907         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
2908         if (err)
2909                 return err;
2910
2911         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
2912          * is inferred from register state.
2913          */
2914         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
2915                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
2916                                        BPF_WRITE, -1, false);
2917                 if (err)
2918                         return err;
2919         }
2920
2921         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
2922                 err = check_reference_leak(env);
2923                 if (err) {
2924                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
2925                         return err;
2926                 }
2927         } else if (is_release_function(func_id)) {
2928                 err = release_reference(env, &meta);
2929                 if (err)
2930                         return err;
2931         }
2932
2933         regs = cur_regs(env);
2934
2935         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
2936          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
2937          */
2938         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
2939             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
2940                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
2941                 return -EINVAL;
2942         }
2943
2944         /* reset caller saved regs */
2945         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2946                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
2947                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2948         }
2949
2950         /* update return register (already marked as written above) */
2951         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
2952                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
2953                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
2954         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
2955                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
2956         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
2957                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
2958                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
2959                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
2960                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
2961                  * can check 'value_size' boundary of memory access
2962                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
2963                  */
2964                 if (meta.map_ptr == NULL) {
2965                         verbose(env,
2966                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
2967                         return -EINVAL;
2968                 }
2969                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
2970                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
2971                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2972                 } else {
2973                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
2974                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
2975                 }
2976         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
2977                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
2978                 if (id < 0)
2979                         return id;
2980                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
2981                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
2982                 regs[BPF_REG_0].id = id;
2983         } else {
2984                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
2985                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
2986                 return -EINVAL;
2987         }
2988
2989         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
2990
2991         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
2992         if (err)
2993                 return err;
2994
2995         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
2996                 const char *err_str;
2997
2998 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
2999                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
3000                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
3001 #else
3002                 err = -ENOTSUPP;
3003                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
3004 #endif
3005                 if (err) {
3006                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
3007                         return err;
3008                 }
3009
3010                 env->prog->has_callchain_buf = true;
3011         }
3012
3013         if (changes_data)
3014                 clear_all_pkt_pointers(env);
3015         return 0;
3016 }
3017
3018 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
3019 {
3020         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
3021         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
3022
3023         if (b < 0)
3024                 return res > a;
3025         return res < a;
3026 }
3027
3028 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
3029 {
3030         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
3031         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
3032
3033         if (b < 0)
3034                 return res < a;
3035         return res > a;
3036 }
3037
3038 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
3039                                   const struct bpf_reg_state *reg,
3040                                   enum bpf_reg_type type)
3041 {
3042         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
3043         s64 val = reg->var_off.value;
3044         s64 smin = reg->smin_value;
3045
3046         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
3047                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
3048                         reg_type_str[type], val);
3049                 return false;
3050         }
3051
3052         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3053                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
3054                         reg_type_str[type], reg->off);
3055                 return false;
3056         }
3057
3058         if (smin == S64_MIN) {
3059                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
3060                         reg_type_str[type]);
3061                 return false;
3062         }
3063
3064         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3065                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
3066                         smin, reg_type_str[type]);
3067                 return false;
3068         }
3069
3070         return true;
3071 }
3072
3073 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
3074 {
3075         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
3076 }
3077
3078 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3079                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
3080 {
3081         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
3082                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
3083         u32 off;
3084
3085         switch (ptr_reg->type) {
3086         case PTR_TO_STACK:
3087                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
3088                 if (mask_to_left)
3089                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
3090                 else
3091                         *ptr_limit = -off;
3092                 return 0;
3093         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3094                 if (mask_to_left) {
3095                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
3096                 } else {
3097                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
3098                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
3099                 }
3100                 return 0;
3101         default:
3102                 return -EINVAL;
3103         }
3104 }
3105
3106 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
3107                                     const struct bpf_insn *insn)
3108 {
3109         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
3110 }
3111
3112 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
3113                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
3114 {
3115         /* If we arrived here from different branches with different
3116          * state or limits to sanitize, then this won't work.
3117          */
3118         if (aux->alu_state &&
3119             (aux->alu_state != alu_state ||
3120              aux->alu_limit != alu_limit))
3121                 return -EACCES;
3122
3123         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
3124         aux->alu_state = alu_state;
3125         aux->alu_limit = alu_limit;
3126         return 0;
3127 }
3128
3129 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
3130                             struct bpf_insn *insn)
3131 {
3132         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
3133
3134         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
3135                 return 0;
3136
3137         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
3138 }
3139
3140 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
3141                             struct bpf_insn *insn,
3142                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3143                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
3144                             bool off_is_neg)
3145 {
3146         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3147         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
3148         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
3149         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3150         u32 alu_state, alu_limit;
3151         struct bpf_reg_state tmp;
3152         bool ret;
3153
3154         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
3155                 return 0;
3156
3157         /* We already marked aux for masking from non-speculative
3158          * paths, thus we got here in the first place. We only care
3159          * to explore bad access from here.
3160          */
3161         if (vstate->speculative)
3162                 goto do_sim;
3163
3164         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
3165         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
3166                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
3167
3168         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
3169                 return 0;
3170         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
3171                 return -EACCES;
3172 do_sim:
3173         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
3174          * speculative execution from truncation as a result of
3175          * masking when off was not within expected range. If off
3176          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
3177          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
3178          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
3179          * and truncated reg-based in the other in order to explore
3180          * bad access.
3181          */
3182         if (!ptr_is_dst_reg) {
3183                 tmp = *dst_reg;
3184                 *dst_reg = *ptr_reg;
3185         }
3186         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
3187         if (!ptr_is_dst_reg)
3188                 *dst_reg = tmp;
3189         return !ret ? -EFAULT : 0;
3190 }
3191
3192 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
3193  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
3194  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
3195  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
3196  */
3197 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3198                                    struct bpf_insn *insn,
3199                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3200                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
3201 {
3202         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3203         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3204         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
3205         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
3206         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
3207             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
3208         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
3209             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
3210         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
3211         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3212         int ret;
3213
3214         dst_reg = &regs[dst];
3215
3216         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
3217             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
3218                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
3219                  * e.g. dead branches.
3220                  */
3221                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3222                 return 0;
3223         }
3224
3225         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
3226                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
3227                 verbose(env,
3228                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
3229                         dst);
3230                 return -EACCES;
3231         }
3232
3233         switch (ptr_reg->type) {
3234         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3235                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
3236                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
3237                 return -EACCES;
3238         case CONST_PTR_TO_MAP:
3239         case PTR_TO_PACKET_END:
3240         case PTR_TO_SOCKET:
3241         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
3242                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
3243                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
3244                 return -EACCES;
3245         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3246                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
3247                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
3248                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
3249                         return -EACCES;
3250                 }
3251                 /* fall-through */
3252         default:
3253                 break;
3254         }
3255
3256         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
3257          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
3258          */
3259         dst_reg->type = ptr_reg->type;
3260         dst_reg->id = ptr_reg->id;
3261
3262         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
3263             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
3264                 return -EINVAL;
3265
3266         switch (opcode) {
3267         case BPF_ADD:
3268                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
3269                 if (ret < 0) {
3270                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
3271                         return ret;
3272                 }
3273                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
3274                  * the s32 'off' field
3275                  */
3276                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
3277                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
3278                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
3279                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
3280                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
3281                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
3282                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
3283                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
3284                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
3285                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3286                         break;
3287                 }
3288                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
3289                  * == 0, since it's a scalar.
3290                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
3291                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
3292                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
3293                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
3294                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
3295                  * from ptr_reg.
3296                  */
3297                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
3298                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
3299                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3300                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3301                 } else {
3302                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
3303                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
3304                 }
3305                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
3306                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
3307                         dst_reg->umin_value = 0;
3308                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3309                 } else {
3310                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
3311                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
3312                 }
3313                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
3314                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
3315                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3316                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
3317                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
3318                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
3319                         dst_reg->raw = 0;
3320                 }
3321                 break;
3322         case BPF_SUB:
3323                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
3324                 if (ret < 0) {
3325                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
3326                         return ret;
3327                 }
3328                 if (dst_reg == off_reg) {
3329                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
3330                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
3331                                 dst);
3332                         return -EACCES;
3333                 }
3334                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
3335                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
3336                  * be able to deal with it.
3337                  */
3338                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
3339                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
3340                                 dst);
3341                         return -EACCES;
3342                 }
3343                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
3344                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
3345                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
3346                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
3347                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
3348                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
3349                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
3350                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
3351                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
3352                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
3353                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3354                         break;
3355                 }
3356                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
3357                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
3358                  */
3359                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
3360                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
3361                         /* Overflow possible, we know nothing */
3362                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3363                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3364                 } else {
3365                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
3366                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
3367                 }
3368                 if (umin_ptr < umax_val) {
3369                         /* Overflow possible, we know nothing */
3370                         dst_reg->umin_value = 0;
3371                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3372                 } else {
3373                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
3374                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
3375                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
3376                 }
3377                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
3378                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
3379                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3380                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
3381                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
3382                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
3383                         if (smin_val < 0)
3384                                 dst_reg->raw = 0;
3385                 }
3386                 break;
3387         case BPF_AND:
3388         case BPF_OR:
3389         case BPF_XOR:
3390                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
3391                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
3392                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3393                 return -EACCES;
3394         default:
3395                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
3396                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
3397                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3398                 return -EACCES;
3399         }
3400
3401         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
3402                 return -EINVAL;
3403
3404         __update_reg_bounds(dst_reg);
3405         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3406         __reg_bound_offset(dst_reg);
3407
3408         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
3409          * in order to be able to sanitize access later on.
3410          */
3411         if (!env->allow_ptr_leaks) {
3412                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
3413                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
3414                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
3415                                 "prohibited for !root\n", dst);
3416                         return -EACCES;
3417                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
3418                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
3419                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
3420                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
3421                                 "prohibited for !root\n", dst);
3422                         return -EACCES;
3423                 }
3424         }
3425
3426         return 0;
3427 }
3428
3429 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
3430  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
3431  * need extra checks in the 32-bit case.
3432  */
3433 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3434                                       struct bpf_insn *insn,
3435                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
3436                                       struct bpf_reg_state src_reg)
3437 {
3438         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3439         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3440         bool src_known, dst_known;
3441         s64 smin_val, smax_val;
3442         u64 umin_val, umax_val;
3443         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
3444         u32 dst = insn->dst_reg;
3445         int ret;
3446
3447         if (insn_bitness == 32) {
3448                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
3449                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
3450                  * 32 bits.
3451                  */
3452                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
3453                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
3454         }
3455
3456         smin_val = src_reg.smin_value;
3457         smax_val = src_reg.smax_value;
3458         umin_val = src_reg.umin_value;
3459         umax_val = src_reg.umax_value;
3460         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
3461         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
3462
3463         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
3464             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
3465                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
3466                  * e.g. dead branches.
3467                  */
3468                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3469                 return 0;
3470         }
3471
3472         if (!src_known &&
3473             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
3474                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3475                 return 0;
3476         }
3477
3478         switch (opcode) {
3479         case BPF_ADD:
3480                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
3481                 if (ret < 0) {
3482                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
3483                         return ret;
3484                 }
3485                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
3486                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
3487                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3488                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3489                 } else {
3490                         dst_reg->smin_value += smin_val;
3491                         dst_reg->smax_value += smax_val;
3492                 }
3493                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
3494                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
3495                         dst_reg->umin_value = 0;
3496                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3497                 } else {
3498                         dst_reg->umin_value += umin_val;
3499                         dst_reg->umax_value += umax_val;
3500                 }
3501                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3502                 break;
3503         case BPF_SUB:
3504                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
3505                 if (ret < 0) {
3506                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
3507                         return ret;
3508                 }
3509                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
3510                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
3511                         /* Overflow possible, we know nothing */
3512                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3513                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3514                 } else {
3515                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
3516                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
3517                 }
3518                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
3519                         /* Overflow possible, we know nothing */
3520                         dst_reg->umin_value = 0;
3521                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3522                 } else {
3523                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
3524                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
3525                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
3526                 }
3527                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3528                 break;
3529         case BPF_MUL:
3530                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3531                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
3532                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
3533                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
3534                         __update_reg_bounds(dst_reg);
3535                         break;
3536                 }
3537                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
3538                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
3539                  */
3540                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
3541                         /* Potential overflow, we know nothing */
3542                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
3543                         /* (except what we can learn from the var_off) */
3544                         __update_reg_bounds(dst_reg);
3545                         break;
3546                 }
3547                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
3548                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
3549                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
3550                         /* Overflow possible, we know nothing */
3551                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3552                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3553                 } else {
3554                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3555                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3556                 }
3557                 break;
3558         case BPF_AND:
3559                 if (src_known && dst_known) {
3560                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
3561                                                   src_reg.var_off.value);
3562                         break;
3563                 }
3564                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
3565                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
3566                  */
3567                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3568                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
3569                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
3570                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
3571                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
3572                          * ain't nobody got time for that.
3573                          */
3574                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3575                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3576                 } else {
3577                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
3578                          * cast result into s64.
3579                          */
3580                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3581                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3582                 }
3583                 /* We may learn something more from the var_off */
3584                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3585                 break;
3586         case BPF_OR:
3587                 if (src_known && dst_known) {
3588                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
3589                                                   src_reg.var_off.value);
3590                         break;
3591                 }
3592                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
3593                  * maximum of the operands' minima
3594                  */
3595                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3596                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
3597                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
3598                                       dst_reg->var_off.mask;
3599                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
3600                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
3601                          * ain't nobody got time for that.
3602                          */
3603                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3604                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3605                 } else {
3606                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
3607                          * cast result into s64.
3608                          */
3609                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3610                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3611                 }
3612                 /* We may learn something more from the var_off */
3613                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3614                 break;
3615         case BPF_LSH:
3616                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3617                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3618                          * This includes shifts by a negative number.
3619                          */
3620                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3621                         break;
3622                 }
3623                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
3624                  * up from var_off)
3625                  */
3626                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3627                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3628                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
3629                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
3630                         dst_reg->umin_value = 0;
3631                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3632                 } else {
3633                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
3634                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
3635                 }
3636                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3637                 /* We may learn something more from the var_off */
3638                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3639                 break;
3640         case BPF_RSH:
3641                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3642                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3643                          * This includes shifts by a negative number.
3644                          */
3645                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3646                         break;
3647                 }
3648                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
3649                  * be negative, then either:
3650                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
3651                  *    unknown, so we lose our signed bounds
3652                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
3653                  *    signed bounds
3654                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
3655                  *    about the result
3656                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
3657                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
3658                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
3659                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
3660                  * var_off of the result.
3661                  */
3662                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3663                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3664                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3665                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
3666                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
3667                 /* We may learn something more from the var_off */
3668                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3669                 break;
3670         case BPF_ARSH:
3671                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3672                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3673                          * This includes shifts by a negative number.
3674                          */
3675                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3676                         break;
3677                 }
3678
3679                 /* Upon reaching here, src_known is true and
3680                  * umax_val is equal to umin_val.
3681                  */
3682                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
3683                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
3684                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3685
3686                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
3687                  * dst_reg var_off to refine the result.
3688                  */
3689                 dst_reg->umin_value = 0;
3690                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3691                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3692                 break;
3693         default:
3694                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3695                 break;
3696         }
3697
3698         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
3699                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
3700                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
3701         }
3702
3703         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3704         __reg_bound_offset(dst_reg);
3705         return 0;
3706 }
3707
3708 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
3709  * and var_off.
3710  */
3711 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3712                                    struct bpf_insn *insn)
3713 {
3714         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3715         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3716         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
3717         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
3718         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3719
3720         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
3721         src_reg = NULL;
3722         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
3723                 ptr_reg = dst_reg;
3724         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3725                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
3726                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
3727                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
3728                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
3729                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
3730                                  * pointer subtraction
3731                                  */
3732                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
3733                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3734                                         return 0;
3735                                 }
3736                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
3737                                         insn->dst_reg,
3738                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3739                                 return -EACCES;
3740                         } else {
3741                                 /* scalar += pointer
3742                                  * This is legal, but we have to reverse our
3743                                  * src/dest handling in computing the range
3744                                  */
3745                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3746                                                                src_reg, dst_reg);
3747                         }
3748                 } else if (ptr_reg) {
3749                         /* pointer += scalar */
3750                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3751                                                        dst_reg, src_reg);
3752                 }
3753         } else {
3754                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
3755                  * need to be able to read from this state.
3756                  */
3757                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
3758                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
3759                 src_reg = &off_reg;
3760                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
3761                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3762                                                        ptr_reg, src_reg);
3763         }
3764
3765         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
3766         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
3767                 print_verifier_state(env, state);
3768                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
3769                 return -EINVAL;
3770         }
3771         if (WARN_ON(!src_reg)) {
3772                 print_verifier_state(env, state);
3773                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
3774                 return -EINVAL;
3775         }
3776         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
3777 }
3778
3779 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
3780 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3781 {
3782         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3783         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3784         int err;
3785
3786         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
3787                 if (opcode == BPF_NEG) {
3788                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
3789                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3790                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
3791                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
3792                                 return -EINVAL;
3793                         }
3794                 } else {
3795                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3796                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
3797                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3798                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
3799                                 return -EINVAL;
3800                         }
3801                 }
3802
3803                 /* check src operand */
3804                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3805                 if (err)
3806                         return err;
3807
3808                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
3809                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
3810                                 insn->dst_reg);
3811                         return -EACCES;
3812                 }
3813
3814                 /* check dest operand */
3815                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3816                 if (err)
3817                         return err;
3818
3819         } else if (opcode == BPF_MOV) {
3820
3821                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3822                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
3823                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
3824                                 return -EINVAL;
3825                         }
3826
3827                         /* check src operand */
3828                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3829                         if (err)
3830                                 return err;
3831                 } else {
3832                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
3833                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
3834                                 return -EINVAL;
3835                         }
3836                 }
3837
3838                 /* check dest operand, mark as required later */
3839                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3840                 if (err)
3841                         return err;
3842
3843                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3844                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
3845                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
3846
3847                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3848                                 /* case: R1 = R2
3849                                  * copy register state to dest reg
3850                                  */
3851                                 *dst_reg = *src_reg;
3852                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
3853                         } else {
3854                                 /* R1 = (u32) R2 */
3855                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
3856                                         verbose(env,
3857                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
3858                                                 insn->src_reg);
3859                                         return -EACCES;
3860                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
3861                                         *dst_reg = *src_reg;
3862                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
3863                                 } else {
3864                                         mark_reg_unknown(env, regs,
3865                                                          insn->dst_reg);
3866                                 }
3867                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
3868                         }
3869                 } else {
3870                         /* case: R = imm
3871                          * remember the value we stored into this reg
3872                          */
3873                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
3874                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3875                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3876                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3877                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
3878                                                  insn->imm);
3879                         } else {
3880                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
3881                                                  (u32)insn->imm);
3882                         }
3883                 }
3884
3885         } else if (opcode > BPF_END) {
3886                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
3887                 return -EINVAL;
3888
3889         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
3890
3891                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3892                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
3893                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
3894                                 return -EINVAL;
3895                         }
3896                         /* check src1 operand */
3897                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3898                         if (err)
3899                                 return err;
3900                 } else {
3901                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
3902                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
3903                                 return -EINVAL;
3904                         }
3905                 }
3906
3907                 /* check src2 operand */
3908                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3909                 if (err)
3910                         return err;
3911
3912                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
3913                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
3914                         verbose(env, "div by zero\n");
3915                         return -EINVAL;
3916                 }
3917
3918                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
3919                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
3920                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
3921
3922                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
3923                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
3924                                 return -EINVAL;
3925                         }
3926                 }
3927
3928                 /* check dest operand */
3929                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3930                 if (err)
3931                         return err;
3932
3933                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
3934         }
3935
3936         return 0;
3937 }
3938
3939 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
3940                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
3941                                    enum bpf_reg_type type,
3942                                    bool range_right_open)
3943 {
3944         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3945         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3946         u16 new_range;
3947         int i, j;
3948
3949         if (dst_reg->off < 0 ||
3950             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
3951                 /* This doesn't give us any range */
3952                 return;
3953
3954         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
3955             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
3956                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
3957                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
3958                  */
3959                 return;
3960
3961         new_range = dst_reg->off;
3962         if (range_right_open)
3963                 new_range--;
3964
3965         /* Examples for register markings:
3966          *
3967          * pkt_data in dst register:
3968          *
3969          *   r2 = r3;
3970          *   r2 += 8;
3971          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
3972          *   <access okay>
3973          *
3974          *   r2 = r3;
3975          *   r2 += 8;
3976          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
3977          *   <handle exception>
3978          *
3979          *   Where:
3980          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
3981          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
3982          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
3983          *
3984          * pkt_data in src register:
3985          *
3986          *   r2 = r3;
3987          *   r2 += 8;
3988          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
3989          *   <handle exception>
3990          *
3991          *   r2 = r3;
3992          *   r2 += 8;
3993          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
3994          *   <access okay>
3995          *
3996          *   Where:
3997          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
3998          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
3999          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
4000          *
4001          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
4002          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
4003          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
4004          * the check.
4005          */
4006
4007         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
4008          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
4009          * the range won't allow anything.
4010          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
4011          */
4012         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
4013                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
4014                         /* keep the maximum range already checked */
4015                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
4016
4017         for (j = 0; j <= vstate->curframe; j++) {
4018                 state = vstate->frame[j];
4019                 bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
4020                         if (!reg)
4021                                 continue;
4022                         if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
4023                                 reg->range = max(reg->range, new_range);
4024                 }
4025         }
4026 }
4027
4028 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
4029  * and return:
4030  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
4031  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
4032  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
4033  */
4034 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode)
4035 {
4036         if (__is_pointer_value(false, reg))
4037                 return -1;
4038
4039         switch (opcode) {
4040         case BPF_JEQ:
4041                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
4042                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
4043                 break;
4044         case BPF_JNE:
4045                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
4046                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
4047                 break;
4048         case BPF_JSET:
4049                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
4050                         return 1;
4051                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
4052                         return 0;
4053                 break;
4054         case BPF_JGT:
4055                 if (reg->umin_value > val)
4056                         return 1;
4057                 else if (reg->umax_value <= val)
4058                         return 0;
4059                 break;
4060         case BPF_JSGT:
4061                 if (reg->smin_value > (s64)val)
4062                         return 1;
4063                 else if (reg->smax_value < (s64)val)
4064                         return 0;
4065                 break;
4066         case BPF_JLT:
4067                 if (reg->umax_value < val)
4068                         return 1;
4069                 else if (reg->umin_value >= val)
4070                         return 0;
4071                 break;
4072         case BPF_JSLT:
4073                 if (reg->smax_value < (s64)val)
4074                         return 1;
4075                 else if (reg->smin_value >= (s64)val)
4076                         return 0;
4077                 break;
4078         case BPF_JGE:
4079                 if (reg->umin_value >= val)
4080                         return 1;
4081                 else if (reg->umax_value < val)
4082                         return 0;
4083                 break;
4084         case BPF_JSGE:
4085                 if (reg->smin_value >= (s64)val)
4086                         return 1;
4087                 else if (reg->smax_value < (s64)val)
4088                         return 0;
4089                 break;
4090         case BPF_JLE:
4091                 if (reg->umax_value <= val)
4092                         return 1;
4093                 else if (reg->umin_value > val)
4094                         return 0;
4095                 break;
4096         case BPF_JSLE:
4097                 if (reg->smax_value <= (s64)val)
4098                         return 1;
4099                 else if (reg->smin_value > (s64)val)
4100                         return 0;
4101                 break;
4102         }
4103
4104         return -1;
4105 }
4106
4107 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
4108  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
4109  * simply doing a BPF_K check.
4110  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
4111  */
4112 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
4113                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
4114                             u8 opcode)
4115 {
4116         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
4117          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
4118          * the same object, but we don't bother with that.
4119          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
4120          * only need to check one of them for pointerness.
4121          */
4122         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
4123                 return;
4124
4125         switch (opcode) {
4126         case BPF_JEQ:
4127                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
4128                  * true then we know for sure.
4129                  */
4130                 __mark_reg_known(true_reg, val);
4131                 break;
4132         case BPF_JNE:
4133                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
4134                  * we know the value for sure;
4135                  */
4136                 __mark_reg_known(false_reg, val);
4137                 break;
4138         case BPF_JSET:
4139                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
4140                                               tnum_const(~val));
4141                 if (is_power_of_2(val))
4142                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
4143                                                     tnum_const(val));
4144                 break;
4145         case BPF_JGT:
4146                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
4147                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
4148                 break;
4149         case BPF_JSGT:
4150                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
4151                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
4152                 break;
4153         case BPF_JLT:
4154                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
4155                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
4156                 break;
4157         case BPF_JSLT:
4158                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
4159                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
4160                 break;
4161         case BPF_JGE:
4162                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
4163                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
4164                 break;
4165         case BPF_JSGE:
4166                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
4167                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
4168                 break;
4169         case BPF_JLE:
4170                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
4171                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
4172                 break;
4173         case BPF_JSLE:
4174                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
4175                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
4176                 break;
4177         default:
4178                 break;
4179         }
4180
4181         __reg_deduce_bounds(false_reg);
4182         __reg_deduce_bounds(true_reg);
4183         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4184         __reg_bound_offset(false_reg);
4185         __reg_bound_offset(true_reg);
4186         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4187          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4188          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4189          */
4190         __update_reg_bounds(false_reg);
4191         __update_reg_bounds(true_reg);
4192 }
4193
4194 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
4195  * the variable reg.
4196  */
4197 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
4198                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
4199                                 u8 opcode)
4200 {
4201         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
4202                 return;
4203
4204         switch (opcode) {
4205         case BPF_JEQ:
4206                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
4207                  * true then we know for sure.
4208                  */
4209                 __mark_reg_known(true_reg, val);
4210                 break;
4211         case BPF_JNE:
4212                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
4213                  * we know the value for sure;
4214                  */
4215                 __mark_reg_known(false_reg, val);
4216                 break;
4217         case BPF_JSET:
4218                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
4219                                               tnum_const(~val));
4220                 if (is_power_of_2(val))
4221                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
4222                                                     tnum_const(val));
4223                 break;
4224         case BPF_JGT:
4225                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
4226                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
4227                 break;
4228         case BPF_JSGT:
4229                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
4230                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
4231                 break;
4232         case BPF_JLT:
4233                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
4234                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
4235                 break;
4236         case BPF_JSLT:
4237                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
4238                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
4239                 break;
4240         case BPF_JGE:
4241                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
4242                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
4243                 break;
4244         case BPF_JSGE:
4245                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
4246                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
4247                 break;
4248         case BPF_JLE:
4249                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
4250                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
4251                 break;
4252         case BPF_JSLE:
4253                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
4254                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
4255                 break;
4256         default:
4257                 break;
4258         }
4259
4260         __reg_deduce_bounds(false_reg);
4261         __reg_deduce_bounds(true_reg);
4262         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4263         __reg_bound_offset(false_reg);
4264         __reg_bound_offset(true_reg);
4265         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4266          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4267          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4268          */
4269         __update_reg_bounds(false_reg);
4270         __update_reg_bounds(true_reg);
4271 }
4272
4273 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
4274 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
4275                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
4276 {
4277         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
4278                                                         dst_reg->umin_value);
4279         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
4280                                                         dst_reg->umax_value);
4281         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
4282                                                         dst_reg->smin_value);
4283         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
4284                                                         dst_reg->smax_value);
4285         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
4286                                                              dst_reg->var_off);
4287         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
4288         __update_reg_bounds(src_reg);
4289         __update_reg_bounds(dst_reg);
4290         /* We might have learned something about the sign bit. */
4291         __reg_deduce_bounds(src_reg);
4292         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4293         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4294         __reg_bound_offset(src_reg);
4295         __reg_bound_offset(dst_reg);
4296         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4297          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4298          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4299          */
4300         __update_reg_bounds(src_reg);
4301         __update_reg_bounds(dst_reg);
4302 }
4303
4304 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
4305                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
4306                                 struct bpf_reg_state *false_src,
4307                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
4308                                 u8 opcode)
4309 {
4310         switch (opcode) {
4311         case BPF_JEQ:
4312                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
4313                 break;
4314         case BPF_JNE:
4315                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
4316                 break;
4317         }
4318 }
4319
4320 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
4321                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
4322                                  bool is_null)
4323 {
4324         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
4325                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
4326                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
4327                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
4328                  */
4329                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
4330                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
4331                                  reg->off)) {
4332                         __mark_reg_known_zero(reg);
4333                         reg->off = 0;
4334                 }
4335                 if (is_null) {
4336                         reg->type = SCALAR_VALUE;
4337                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
4338                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
4339                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
4340                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
4341                         } else {
4342                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4343                         }
4344                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4345                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
4346                 }
4347                 if (is_null || !reg_is_refcounted(reg)) {
4348                         /* We don't need id from this point onwards anymore,
4349                          * thus we should better reset it, so that state
4350                          * pruning has chances to take effect.
4351                          */
4352                         reg->id = 0;
4353                 }
4354         }
4355 }
4356
4357 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
4358  * be folded together at some point.
4359  */
4360 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
4361                                   bool is_null)
4362 {
4363         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4364         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
4365         u32 id = regs[regno].id;
4366         int i, j;
4367
4368         if (reg_is_refcounted_or_null(&regs[regno]) && is_null)
4369                 __release_reference_state(state, id);
4370
4371         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
4372                 mark_ptr_or_null_reg(state, &regs[i], id, is_null);
4373
4374         for (j = 0; j <= vstate->curframe; j++) {
4375                 state = vstate->frame[j];
4376                 bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
4377                         if (!reg)
4378                                 continue;
4379                         mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
4380                 }
4381         }
4382 }
4383
4384 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
4385                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
4386                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
4387                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
4388                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
4389 {
4390         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
4391                 return false;
4392
4393         switch (BPF_OP(insn->code)) {
4394         case BPF_JGT:
4395                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4396                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4397                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4398                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4399                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
4400                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
4401                                                dst_reg->type, false);
4402                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4403                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4404                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4405                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4406                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
4407                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
4408                                                src_reg->type, true);
4409                 } else {
4410                         return false;
4411                 }
4412                 break;
4413         case BPF_JLT:
4414                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4415                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4416                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4417                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4418                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
4419                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
4420                                                dst_reg->type, true);
4421                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4422                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4423                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4424                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4425                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
4426                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
4427                                                src_reg->type, false);
4428                 } else {
4429                         return false;
4430                 }
4431                 break;
4432         case BPF_JGE:
4433                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4434                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4435                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4436                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4437                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
4438                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
4439                                                dst_reg->type, true);
4440                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4441                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4442                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4443                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4444                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
4445                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
4446                                                src_reg->type, false);
4447                 } else {
4448                         return false;
4449                 }
4450                 break;
4451         case BPF_JLE:
4452                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4453                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4454                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4455                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4456                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
4457                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
4458                                                dst_reg->type, false);
4459                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4460                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4461                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4462                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4463                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
4464                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
4465                                                src_reg->type, true);
4466                 } else {
4467                         return false;
4468                 }
4469                 break;
4470         default:
4471                 return false;
4472         }
4473
4474         return true;
4475 }
4476
4477 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
4478                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
4479 {
4480         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
4481         struct bpf_verifier_state *other_branch;
4482         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
4483         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs;
4484         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4485         int err;
4486
4487         if (opcode > BPF_JSLE) {
4488                 verbose(env, "invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
4489                 return -EINVAL;
4490         }
4491
4492         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4493                 if (insn->imm != 0) {
4494                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
4495                         return -EINVAL;
4496                 }
4497
4498                 /* check src1 operand */
4499                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4500                 if (err)
4501                         return err;
4502
4503                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4504                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
4505                                 insn->src_reg);
4506                         return -EACCES;
4507                 }
4508         } else {
4509                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
4510                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
4511                         return -EINVAL;
4512                 }
4513         }
4514
4515         /* check src2 operand */
4516         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4517         if (err)
4518                 return err;
4519
4520         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
4521
4522         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
4523                 int pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm, opcode);
4524
4525                 if (pred == 1) {
4526                          /* only follow the goto, ignore fall-through */
4527                         *insn_idx += insn->off;
4528                         return 0;
4529                 } else if (pred == 0) {
4530                         /* only follow fall-through branch, since
4531                          * that's where the program will go
4532                          */
4533                         return 0;
4534                 }
4535         }
4536
4537         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
4538                                   false);
4539         if (!other_branch)
4540                 return -EFAULT;
4541         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
4542
4543         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
4544          * our min/max values for our dst register.
4545          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
4546          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
4547          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
4548          * comparable.
4549          */
4550         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4551                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
4552                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
4553                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
4554                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
4555                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
4556                                                 opcode);
4557                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
4558                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
4559                                                     &regs[insn->src_reg],
4560                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
4561                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
4562                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
4563                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
4564                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
4565                                                     &regs[insn->src_reg],
4566                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
4567                 }
4568         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
4569                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
4570                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
4571         }
4572
4573         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
4574         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
4575             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
4576             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
4577                 /* Mark all identical registers in each branch as either
4578                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
4579                  */
4580                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
4581                                       opcode == BPF_JNE);
4582                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
4583                                       opcode == BPF_JEQ);
4584         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
4585                                            this_branch, other_branch) &&
4586                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
4587                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
4588                         insn->dst_reg);
4589                 return -EACCES;
4590         }
4591         if (env->log.level)
4592                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
4593         return 0;
4594 }
4595
4596 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4597 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
4598 {
4599         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
4600
4601         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
4602 }
4603
4604 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
4605 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4606 {
4607         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4608         int err;
4609
4610         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
4611                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
4612                 return -EINVAL;
4613         }
4614         if (insn->off != 0) {
4615                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
4616                 return -EINVAL;
4617         }
4618
4619         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
4620         if (err)
4621                 return err;
4622
4623         if (insn->src_reg == 0) {
4624                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
4625
4626                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
4627                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
4628                 return 0;
4629         }
4630
4631         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
4632         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
4633
4634         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
4635         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
4636         return 0;
4637 }
4638
4639 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
4640 {
4641         switch (type) {
4642         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
4643         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
4644         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
4645                 return true;
4646         default:
4647                 return false;
4648         }
4649 }
4650
4651 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
4652  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
4653  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
4654  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
4655  *
4656  * Implicit input:
4657  *   ctx == skb == R6 == CTX
4658  *
4659  * Explicit input:
4660  *   SRC == any register
4661  *   IMM == 32-bit immediate
4662  *
4663  * Output:
4664  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
4665  */
4666 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4667 {
4668         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4669         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
4670         int i, err;
4671
4672         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
4673                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
4674                 return -EINVAL;
4675         }
4676
4677         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
4678                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4679                 return -EINVAL;
4680         }
4681
4682         if (env->subprog_cnt > 1) {
4683                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
4684                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
4685                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
4686                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
4687                  * all functions in order to make proper register save/restore
4688                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
4689                  */
4690                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
4691                 return -EINVAL;
4692         }
4693
4694         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
4695             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
4696             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
4697                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
4698                 return -EINVAL;
4699         }
4700
4701         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
4702         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
4703         if (err)
4704                 return err;
4705
4706         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
4707          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
4708          * reference leak.
4709          */
4710         err = check_reference_leak(env);
4711         if (err) {
4712                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
4713                 return err;
4714         }
4715
4716         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
4717                 verbose(env,
4718                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
4719                 return -EINVAL;
4720         }
4721
4722         if (mode == BPF_IND) {
4723                 /* check explicit source operand */
4724                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4725                 if (err)
4726                         return err;
4727         }
4728
4729         /* reset caller saved regs to unreadable */
4730         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4731                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4732                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4733         }
4734
4735         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
4736          * the value fetched from the packet.
4737          * Already marked as written above.
4738          */
4739         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4740         return 0;
4741 }
4742
4743 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
4744 {
4745         struct bpf_reg_state *reg;
4746         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
4747
4748         switch (env->prog->type) {
4749         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
4750         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
4751         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
4752         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
4753         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
4754                 break;
4755         default:
4756                 return 0;
4757         }
4758
4759         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
4760         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
4761                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
4762                         reg_type_str[reg->type]);
4763                 return -EINVAL;
4764         }
4765
4766         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
4767                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
4768                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
4769                         char tn_buf[48];
4770
4771                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4772                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
4773                 } else {
4774                         verbose(env, "has unknown scalar value");
4775                 }
4776                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
4777                 return -EINVAL;
4778         }
4779         return 0;
4780 }
4781
4782 /* non-recursive DFS pseudo code
4783  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
4784  * 2      label v as discovered
4785  * 3      let S be a stack
4786  * 4      S.push(v)
4787  * 5      while S is not empty
4788  * 6            t <- S.pop()
4789  * 7            if t is what we're looking for:
4790  * 8                return t
4791  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
4792  * 10               if edge e is already labelled
4793  * 11                   continue with the next edge
4794  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
4795  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
4796  * 14                   label e as tree-edge
4797  * 15                   label w as discovered
4798  * 16                   S.push(w)
4799  * 17                   continue at 5
4800  * 18               else if vertex w is discovered
4801  * 19                   label e as back-edge
4802  * 20               else
4803  * 21                   // vertex w is explored
4804  * 22                   label e as forward- or cross-edge
4805  * 23           label t as explored
4806  * 24           S.pop()
4807  *
4808  * convention:
4809  * 0x10 - discovered
4810  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
4811  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
4812  * 0x20 - explored
4813  */
4814
4815 enum {
4816         DISCOVERED = 0x10,
4817         EXPLORED = 0x20,
4818         FALLTHROUGH = 1,
4819         BRANCH = 2,
4820 };
4821
4822 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
4823
4824 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
4825 static int cur_stack;   /* current stack index */
4826 static int *insn_state;
4827
4828 /* t, w, e - match pseudo-code above:
4829  * t - index of current instruction
4830  * w - next instruction
4831  * e - edge
4832  */
4833 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
4834 {
4835         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
4836                 return 0;
4837
4838         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
4839                 return 0;
4840
4841         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
4842                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
4843                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
4844                 return -EINVAL;
4845         }
4846
4847         if (e == BRANCH)
4848                 /* mark branch target for state pruning */
4849                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
4850
4851         if (insn_state[w] == 0) {
4852                 /* tree-edge */
4853                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
4854                 insn_state[w] = DISCOVERED;
4855                 if (cur_stack >= env->prog->len)
4856                         return -E2BIG;
4857                 insn_stack[cur_stack++] = w;
4858                 return 1;
4859         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
4860                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
4861                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
4862                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
4863                 return -EINVAL;
4864         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
4865                 /* forward- or cross-edge */
4866                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
4867         } else {
4868                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
4869                 return -EFAULT;
4870         }
4871         return 0;
4872 }
4873
4874 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
4875  * loop == back-edge in directed graph
4876  */
4877 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
4878 {
4879         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
4880         int insn_cnt = env->prog->len;
4881         int ret = 0;
4882         int i, t;
4883
4884         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
4885         if (!insn_state)
4886                 return -ENOMEM;
4887
4888         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
4889         if (!insn_stack) {
4890                 kfree(insn_state);
4891                 return -ENOMEM;
4892         }
4893
4894         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
4895         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
4896         cur_stack = 1;
4897
4898 peek_stack:
4899         if (cur_stack == 0)
4900                 goto check_state;
4901         t = insn_stack[cur_stack - 1];
4902
4903         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
4904                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
4905
4906                 if (opcode == BPF_EXIT) {
4907                         goto mark_explored;
4908                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
4909                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4910                         if (ret == 1)
4911                                 goto peek_stack;
4912                         else if (ret < 0)
4913                                 goto err_free;
4914                         if (t + 1 < insn_cnt)
4915                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
4916                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
4917                                 env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
4918                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH, env);
4919                                 if (ret == 1)
4920                                         goto peek_stack;
4921                                 else if (ret < 0)
4922                                         goto err_free;
4923                         }
4924                 } else if (opcode == BPF_JA) {
4925                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
4926                                 ret = -EINVAL;
4927                                 goto err_free;
4928                         }
4929                         /* unconditional jump with single edge */
4930                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
4931                                         FALLTHROUGH, env);
4932                         if (ret == 1)
4933                                 goto peek_stack;
4934                         else if (ret < 0)
4935                                 goto err_free;
4936                         /* tell verifier to check for equivalent states
4937                          * after every call and jump
4938                          */
4939                         if (t + 1 < insn_cnt)
4940                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
4941                 } else {
4942                         /* conditional jump with two edges */
4943                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
4944                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4945                         if (ret == 1)
4946                                 goto peek_stack;
4947                         else if (ret < 0)
4948                                 goto err_free;
4949
4950                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
4951                         if (ret == 1)
4952                                 goto peek_stack;
4953                         else if (ret < 0)
4954                                 goto err_free;
4955                 }
4956         } else {
4957                 /* all other non-branch instructions with single
4958                  * fall-through edge
4959                  */
4960                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4961                 if (ret == 1)
4962                         goto peek_stack;
4963                 else if (ret < 0)
4964                         goto err_free;
4965         }
4966
4967 mark_explored:
4968         insn_state[t] = EXPLORED;
4969         if (cur_stack-- <= 0) {
4970                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
4971                 ret = -EFAULT;
4972                 goto err_free;
4973         }
4974         goto peek_stack;
4975
4976 check_state:
4977         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
4978                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
4979                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
4980                         ret = -EINVAL;
4981                         goto err_free;
4982                 }
4983         }
4984         ret = 0; /* cfg looks good */
4985
4986 err_free:
4987         kfree(insn_state);
4988         kfree(insn_stack);
4989         return ret;
4990 }
4991
4992 /* The minimum supported BTF func info size */
4993 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
4994 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
4995
4996 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
4997                           const union bpf_attr *attr,
4998                           union bpf_attr __user *uattr)
4999 {
5000         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size, prev_offset;
5001         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
5002         struct bpf_func_info *krecord;
5003         const struct btf_type *type;
5004         struct bpf_prog *prog;
5005         const struct btf *btf;
5006         void __user *urecord;
5007         int ret = 0;
5008
5009         nfuncs = attr->func_info_cnt;
5010         if (!nfuncs)
5011                 return 0;
5012
5013         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
5014                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
5015                 return -EINVAL;
5016         }
5017
5018         urec_size = attr->func_info_rec_size;
5019         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
5020             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
5021             urec_size % sizeof(u32)) {
5022                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
5023                 return -EINVAL;
5024         }
5025
5026         prog = env->prog;
5027         btf = prog->aux->btf;
5028
5029         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
5030         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
5031
5032         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
5033         if (!krecord)
5034                 return -ENOMEM;
5035
5036         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
5037                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
5038                 if (ret) {
5039                         if (ret == -E2BIG) {
5040                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
5041                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
5042                                  * out the rest of the record.
5043                                  */
5044                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
5045                                         ret = -EFAULT;
5046                         }
5047                         goto err_free;
5048                 }
5049
5050                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
5051                         ret = -EFAULT;
5052                         goto err_free;
5053                 }
5054
5055                 /* check insn_off */
5056                 if (i == 0) {
5057                         if (krecord[i].insn_off) {
5058                                 verbose(env,
5059                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
5060                                         krecord[i].insn_off);
5061                                 ret = -EINVAL;
5062                                 goto err_free;
5063                         }
5064                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
5065                         verbose(env,
5066                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
5067                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
5068                         ret = -EINVAL;
5069                         goto err_free;
5070                 }
5071
5072                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
5073                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
5074                         ret = -EINVAL;
5075                         goto err_free;
5076                 }
5077
5078                 /* check type_id */
5079                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
5080                 if (!type || BTF_INFO_KIND(type->info) != BTF_KIND_FUNC) {
5081                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
5082                                 krecord[i].type_id);
5083                         ret = -EINVAL;
5084                         goto err_free;
5085                 }
5086
5087                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
5088                 urecord += urec_size;
5089         }
5090
5091         prog->aux->func_info = krecord;
5092         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
5093         return 0;
5094
5095 err_free:
5096         kvfree(krecord);
5097         return ret;
5098 }
5099
5100 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
5101 {
5102         int i;
5103
5104         if (!env->prog->aux->func_info)
5105                 return;
5106
5107         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
5108                 env->prog->aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
5109 }
5110
5111 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
5112                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
5113 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
5114
5115 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
5116                           const union bpf_attr *attr,
5117                           union bpf_attr __user *uattr)
5118 {
5119         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
5120         struct bpf_subprog_info *sub;
5121         struct bpf_line_info *linfo;
5122         struct bpf_prog *prog;
5123         const struct btf *btf;
5124         void __user *ulinfo;
5125         int err;
5126
5127         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
5128         if (!nr_linfo)
5129                 return 0;
5130
5131         rec_size = attr->line_info_rec_size;
5132         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
5133             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
5134             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
5135                 return -EINVAL;
5136
5137         /* Need to zero it in case the userspace may
5138          * pass in a smaller bpf_line_info object.
5139          */
5140         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
5141                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
5142         if (!linfo)
5143                 return -ENOMEM;
5144
5145         prog = env->prog;
5146         btf = prog->aux->btf;
5147
5148         s = 0;
5149         sub = env->subprog_info;
5150         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
5151         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
5152         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
5153         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
5154                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
5155                 if (err) {
5156                         if (err == -E2BIG) {
5157                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
5158                                 if (put_user(expected_size,
5159                                              &uattr->line_info_rec_size))
5160                                         err = -EFAULT;
5161                         }
5162                         goto err_free;
5163                 }
5164
5165                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
5166                         err = -EFAULT;
5167                         goto err_free;
5168                 }
5169
5170                 /*
5171                  * Check insn_off to ensure
5172                  * 1) strictly increasing AND
5173                  * 2) bounded by prog->len
5174                  *
5175                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
5176                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
5177                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
5178                  * first sub also and the first sub must have
5179                  * subprog_info[0].start == 0.
5180                  */
5181                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
5182                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
5183                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
5184                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
5185                                 prog->len);
5186                         err = -EINVAL;
5187                         goto err_free;
5188                 }
5189
5190                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
5191                         verbose(env,
5192                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
5193                                 i);
5194                         err = -EINVAL;
5195                         goto err_free;
5196                 }
5197
5198                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
5199                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
5200                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
5201                         err = -EINVAL;
5202                         goto err_free;
5203                 }
5204
5205                 if (s != env->subprog_cnt) {
5206                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
5207                                 sub[s].linfo_idx = i;
5208                                 s++;
5209                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
5210                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
5211                                 err = -EINVAL;
5212                                 goto err_free;
5213                         }
5214                 }
5215
5216                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
5217                 ulinfo += rec_size;
5218         }
5219
5220         if (s != env->subprog_cnt) {
5221                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
5222                         env->subprog_cnt - s, s);
5223                 err = -EINVAL;
5224                 goto err_free;
5225         }
5226
5227         prog->aux->linfo = linfo;
5228         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
5229
5230         return 0;
5231
5232 err_free:
5233         kvfree(linfo);
5234         return err;
5235 }
5236
5237 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
5238                           const union bpf_attr *attr,
5239                           union bpf_attr __user *uattr)
5240 {
5241         struct btf *btf;
5242         int err;
5243
5244         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
5245                 return 0;
5246
5247         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
5248         if (IS_ERR(btf))
5249                 return PTR_ERR(btf);
5250         env->prog->aux->btf = btf;
5251
5252         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
5253         if (err)
5254                 return err;
5255
5256         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
5257         if (err)
5258                 return err;
5259
5260         return 0;
5261 }
5262
5263 /* check %cur's range satisfies %old's */
5264 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
5265                          struct bpf_reg_state *cur)
5266 {
5267         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
5268                old->umax_value >= cur->umax_value &&
5269                old->smin_value <= cur->smin_value &&
5270                old->smax_value >= cur->smax_value;
5271 }
5272
5273 /* Maximum number of register states that can exist at once */
5274 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
5275 struct idpair {
5276         u32 old;
5277         u32 cur;
5278 };
5279
5280 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
5281  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
5282  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
5283  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
5284  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
5285  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
5286  * that.
5287  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
5288  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
5289  */
5290 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
5291 {
5292         unsigned int i;
5293
5294         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
5295                 if (!idmap[i].old) {
5296                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
5297                         idmap[i].old = old_id;
5298                         idmap[i].cur = cur_id;
5299                         return true;
5300                 }
5301                 if (idmap[i].old == old_id)
5302                         return idmap[i].cur == cur_id;
5303         }
5304         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
5305         WARN_ON_ONCE(1);
5306         return false;
5307 }
5308
5309 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
5310                              struct bpf_func_state *st)
5311 {
5312         enum bpf_reg_liveness live;
5313         int i, j;
5314
5315         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
5316                 live = st->regs[i].live;
5317                 /* liveness must not touch this register anymore */
5318                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
5319                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
5320                         /* since the register is unused, clear its state
5321                          * to make further comparison simpler
5322                          */
5323                         __mark_reg_not_init(&st->regs[i]);
5324         }
5325
5326         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
5327                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
5328                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
5329                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
5330                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
5331                         __mark_reg_not_init(&st->stack[i].spilled_ptr);
5332                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
5333                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
5334                 }
5335         }
5336 }
5337
5338 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
5339                                  struct bpf_verifier_state *st)
5340 {
5341         int i;
5342
5343         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
5344                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
5345                 return;
5346
5347         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
5348                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
5349 }
5350
5351 /* the parentage chains form a tree.
5352  * the verifier states are added to state lists at given insn and
5353  * pushed into state stack for future exploration.
5354  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
5355  * stored in the state lists have their final liveness state already,
5356  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
5357  * the verifier explores other branches.
5358  * Example:
5359  * 1: r0 = 1
5360  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
5361  * 3: r0 = 2
5362  * 4: exit
5363  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
5364  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
5365  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
5366  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
5367  *
5368  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
5369  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
5370  * time means that all states below this branch were already explored and
5371  * their final liveness markes are already propagated.
5372  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
5373  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
5374  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
5375  * will not be used.
5376  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
5377  * to simplify state merging.
5378  *
5379  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
5380  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
5381  * the callsites
5382  */
5383 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
5384                               struct bpf_verifier_state *cur)
5385 {
5386         struct bpf_verifier_state_list *sl;
5387         int i;
5388
5389         sl = env->explored_states[insn];
5390         if (!sl)
5391                 return;
5392
5393         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
5394                 if (sl->state.curframe != cur->curframe)
5395                         goto next;
5396                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
5397                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
5398                                 goto next;
5399                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
5400 next:
5401                 sl = sl->next;
5402         }
5403 }
5404
5405 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
5406 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
5407                     struct idpair *idmap)
5408 {
5409         bool equal;
5410
5411         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
5412                 /* explored state didn't use this */
5413                 return true;
5414
5415         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
5416
5417         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
5418                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
5419                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
5420                  */
5421                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
5422
5423         if (equal)
5424                 return true;
5425
5426         if (rold->type == NOT_INIT)
5427                 /* explored state can't have used this */
5428                 return true;
5429         if (rcur->type == NOT_INIT)
5430                 return false;
5431         switch (rold->type) {
5432         case SCALAR_VALUE:
5433                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
5434                         /* new val must satisfy old val knowledge */
5435                         return range_within(rold, rcur) &&
5436                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
5437                 } else {
5438                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
5439                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
5440                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
5441                          * while pointers are not. We could make this safe in
5442                          * special cases if root is calling us, but it's
5443                          * probably not worth the hassle.
5444                          */
5445                         return false;
5446                 }
5447         case PTR_TO_MAP_VALUE:
5448                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
5449                  * everything else matches, we are OK.
5450                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
5451                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
5452                  */
5453                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
5454                        range_within(rold, rcur) &&
5455                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
5456         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
5457                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
5458                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
5459                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
5460                  * checked, doing so could have affected others with the same
5461                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
5462                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
5463                  */
5464                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
5465                         return false;
5466                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
5467                         return false;
5468                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
5469                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
5470         case PTR_TO_PACKET_META:
5471         case PTR_TO_PACKET:
5472                 if (rcur->type != rold->type)
5473                         return false;
5474                 /* We must have at least as much range as the old ptr
5475                  * did, so that any accesses which were safe before are
5476                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
5477                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
5478                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
5479                  */
5480                 if (rold->range > rcur->range)
5481                         return false;
5482                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
5483                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
5484                  */
5485                 if (rold->off != rcur->off)
5486                         return false;
5487                 /* id relations must be preserved */
5488                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
5489                         return false;
5490                 /* new val must satisfy old val knowledge */
5491                 return range_within(rold, rcur) &&
5492                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
5493         case PTR_TO_CTX:
5494         case CONST_PTR_TO_MAP:
5495         case PTR_TO_PACKET_END:
5496         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
5497         case PTR_TO_SOCKET:
5498         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
5499                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
5500                  * would have accepted
5501                  */
5502         default:
5503                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
5504                 return false;
5505         }
5506
5507         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
5508         WARN_ON_ONCE(1);
5509         return false;
5510 }
5511
5512 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
5513                       struct bpf_func_state *cur,
5514                       struct idpair *idmap)
5515 {
5516         int i, spi;
5517
5518         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
5519          * slots in the current stack, since explored(safe) state
5520          * didn't use them
5521          */
5522         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
5523                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
5524
5525                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
5526                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
5527                         /* explored state didn't use this */
5528                         continue;
5529                 }
5530
5531                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
5532                         continue;
5533
5534                 /* explored stack has more populated slots than current stack
5535                  * and these slots were used
5536                  */
5537                 if (i >= cur->allocated_stack)
5538                         return false;
5539
5540                 /* if old state was safe with misc data in the stack
5541                  * it will be safe with zero-initialized stack.
5542                  * The opposite is not true
5543                  */
5544                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
5545                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
5546                         continue;
5547                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
5548                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
5549                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
5550                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
5551                          * this verifier states are not equivalent,
5552                          * return false to continue verification of this path
5553                          */
5554                         return false;
5555                 if (i % BPF_REG_SIZE)
5556                         continue;
5557                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
5558                         continue;
5559                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
5560                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
5561                              idmap))
5562                         /* when explored and current stack slot are both storing
5563                          * spilled registers, check that stored pointers types
5564                          * are the same as well.
5565                          * Ex: explored safe path could have stored
5566                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
5567                          * but current path has stored:
5568                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
5569                          * such verifier states are not equivalent.
5570                          * return false to continue verification of this path
5571                          */
5572                         return false;
5573         }
5574         return true;
5575 }
5576
5577 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
5578 {
5579         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
5580                 return false;
5581         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
5582                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
5583 }
5584
5585 /* compare two verifier states
5586  *
5587  * all states stored in state_list are known to be valid, since
5588  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
5589  *
5590  * this function is called when verifier exploring different branches of
5591  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
5592  * more strict register state and more strict stack state then this execution
5593  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
5594  * concluded that more strict state leads to valid finish.
5595  *
5596  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
5597  * and explored stack state is more conservative than the current one.
5598  * Example:
5599  *       explored                   current
5600  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
5601  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
5602  *
5603  * In other words if current stack state (one being explored) has more
5604  * valid slots than old one that already passed validation, it means
5605  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
5606  *
5607  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
5608  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
5609  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
5610  */
5611 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
5612                               struct bpf_func_state *cur)
5613 {
5614         struct idpair *idmap;
5615         bool ret = false;
5616         int i;
5617
5618         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
5619         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
5620         if (!idmap)
5621                 return false;
5622
5623         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
5624                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
5625                         goto out_free;
5626         }
5627
5628         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
5629                 goto out_free;
5630
5631         if (!refsafe(old, cur))
5632                 goto out_free;
5633         ret = true;
5634 out_free:
5635         kfree(idmap);
5636         return ret;
5637 }
5638
5639 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
5640                          struct bpf_verifier_state *old,
5641                          struct bpf_verifier_state *cur)
5642 {
5643         int i;
5644
5645         if (old->curframe != cur->curframe)
5646                 return false;
5647
5648         /* Verification state from speculative execution simulation
5649          * must never prune a non-speculative execution one.
5650          */
5651         if (old->speculative && !cur->speculative)
5652                 return false;
5653
5654         /* for states to be equal callsites have to be the same
5655          * and all frame states need to be equivalent
5656          */
5657         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
5658                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
5659                         return false;
5660                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
5661                         return false;
5662         }
5663         return true;
5664 }
5665
5666 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
5667  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
5668  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
5669  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
5670  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
5671  * in mark_reg_read() is for.
5672  */
5673 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
5674                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
5675                               struct bpf_verifier_state *vparent)
5676 {
5677         int i, frame, err = 0;
5678         struct bpf_func_state *state, *parent;
5679
5680         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
5681                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
5682                      vparent->curframe, vstate->curframe);
5683                 return -EFAULT;
5684         }
5685         /* Propagate read liveness of registers... */
5686         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
5687         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
5688         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
5689                 if (vparent->frame[vparent->curframe]->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
5690                         continue;
5691                 if (vstate->frame[vstate->curframe]->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
5692                         err = mark_reg_read(env, &vstate->frame[vstate->curframe]->regs[i],
5693                                             &vparent->frame[vstate->curframe]->regs[i]);
5694                         if (err)
5695                                 return err;
5696                 }
5697         }
5698
5699         /* ... and stack slots */
5700         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
5701                 state = vstate->frame[frame];
5702                 parent = vparent->frame[frame];
5703                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
5704                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
5705                         if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
5706                                 continue;
5707                         if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
5708                                 mark_reg_read(env, &state->stack[i].spilled_ptr,
5709                                               &parent->stack[i].spilled_ptr);
5710                 }
5711         }
5712         return err;
5713 }
5714
5715 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
5716 {
5717         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
5718         struct bpf_verifier_state_list *sl;
5719         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
5720         int i, j, err, states_cnt = 0;
5721
5722         sl = env->explored_states[insn_idx];
5723         if (!sl)
5724                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
5725                  * be doing state search here
5726                  */
5727                 return 0;
5728
5729         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
5730
5731         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
5732                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
5733                         /* reached equivalent register/stack state,
5734                          * prune the search.
5735                          * Registers read by the continuation are read by us.
5736                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
5737                          * will prevent corresponding reads in the continuation
5738                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
5739                          * own state will get the read marks recorded, but
5740                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
5741                          * this state and will pop a new one.
5742                          */
5743                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
5744                         if (err)
5745                                 return err;
5746                         return 1;
5747                 }
5748                 sl = sl->next;
5749                 states_cnt++;
5750         }
5751
5752         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
5753                 return 0;
5754
5755         /* there were no equivalent states, remember current one.
5756          * technically the current state is not proven to be safe yet,
5757          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
5758          * or it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
5759          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
5760          * again on the way to bpf_exit
5761          */
5762         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
5763         if (!new_sl)
5764                 return -ENOMEM;
5765
5766         /* add new state to the head of linked list */
5767         new = &new_sl->state;
5768         err = copy_verifier_state(new, cur);
5769         if (err) {
5770                 free_verifier_state(new, false);
5771                 kfree(new_sl);
5772                 return err;
5773         }
5774         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
5775         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
5776         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
5777          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
5778          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
5779          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
5780          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
5781          * from callee with its full parentage chain, anyway.
5782          */
5783         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++)
5784                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
5785                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
5786         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
5787          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
5788          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
5789          * their parent and current state never has children yet.  Only
5790          * explored_states can get read marks.)
5791          */
5792         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
5793                 cur->frame[cur->curframe]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
5794
5795         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
5796         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
5797                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
5798                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
5799
5800                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
5801                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
5802                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
5803                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
5804                 }
5805         }
5806         return 0;
5807 }
5808
5809 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
5810 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
5811 {
5812         switch (type) {
5813         case PTR_TO_CTX:
5814         case PTR_TO_SOCKET:
5815         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
5816                 return false;
5817         default:
5818                 return true;
5819         }
5820 }
5821
5822 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
5823  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
5824  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
5825  *
5826  * R1 = sock_ptr
5827  * goto X;
5828  * ...
5829  * R1 = some_other_valid_ptr;
5830  * goto X;
5831  * ...
5832  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
5833  */
5834 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
5835 {
5836         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
5837                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
5838 }
5839
5840 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
5841 {
5842         struct bpf_verifier_state *state;
5843         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
5844         struct bpf_reg_state *regs;
5845         int insn_cnt = env->prog->len, i;
5846         int insn_processed = 0;
5847         bool do_print_state = false;
5848
5849         env->prev_linfo = NULL;
5850
5851         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
5852         if (!state)
5853                 return -ENOMEM;
5854         state->curframe = 0;
5855         state->speculative = false;
5856         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
5857         if (!state->frame[0]) {
5858                 kfree(state);
5859                 return -ENOMEM;
5860         }
5861         env->cur_state = state;
5862         init_func_state(env, state->frame[0],
5863                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
5864                         0 /* frameno */,
5865                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
5866
5867         for (;;) {
5868                 struct bpf_insn *insn;
5869                 u8 class;
5870                 int err;
5871
5872                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
5873                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
5874                                 env->insn_idx, insn_cnt);
5875                         return -EFAULT;
5876                 }
5877
5878                 insn = &insns[env->insn_idx];
5879                 class = BPF_CLASS(insn->code);
5880
5881                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
5882                         verbose(env,
5883                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
5884                                 insn_processed);
5885                         return -E2BIG;
5886                 }
5887
5888                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
5889                 if (err < 0)
5890                         return err;
5891                 if (err == 1) {
5892                         /* found equivalent state, can prune the search */
5893                         if (env->log.level) {
5894                                 if (do_print_state)
5895                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
5896                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
5897                                                 env->cur_state->speculative ?
5898                                                 " (speculative execution)" : "");
5899                                 else
5900                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
5901                         }
5902                         goto process_bpf_exit;
5903                 }
5904
5905                 if (signal_pending(current))
5906                         return -EAGAIN;
5907
5908                 if (need_resched())
5909                         cond_resched();
5910
5911                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
5912                         if (env->log.level > 1)
5913                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
5914                         else
5915                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
5916                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
5917                                         env->cur_state->speculative ?
5918                                         " (speculative execution)" : "");
5919                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
5920                         do_print_state = false;
5921                 }
5922
5923                 if (env->log.level) {
5924                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
5925                                 .cb_print       = verbose,
5926                                 .private_data   = env,
5927                         };
5928
5929                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
5930                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
5931                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
5932                 }
5933
5934                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
5935                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
5936                                                            env->prev_insn_idx);
5937                         if (err)
5938                                 return err;
5939                 }
5940
5941                 regs = cur_regs(env);
5942                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
5943
5944                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
5945                         err = check_alu_op(env, insn);
5946                         if (err)
5947                                 return err;
5948
5949                 } else if (class == BPF_LDX) {
5950                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
5951
5952                         /* check for reserved fields is already done */
5953
5954                         /* check src operand */
5955                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5956                         if (err)
5957                                 return err;
5958
5959                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5960                         if (err)
5961                                 return err;
5962
5963                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
5964
5965                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
5966                          * the state of dst_reg will be updated by this func
5967                          */
5968                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
5969                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
5970                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
5971                         if (err)
5972                                 return err;
5973
5974                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
5975
5976                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
5977                                 /* saw a valid insn
5978                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
5979                                  * save type to validate intersecting paths
5980                                  */
5981                                 *prev_src_type = src_reg_type;
5982
5983                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
5984                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
5985                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
5986                                  * with different pointer types:
5987                                  * src_reg == ctx in one branch and
5988                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
5989                                  * Reject it.
5990                                  */
5991                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
5992                                 return -EINVAL;
5993                         }
5994
5995                 } else if (class == BPF_STX) {
5996                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
5997
5998                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
5999                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
6000                                 if (err)
6001                                         return err;
6002                                 env->insn_idx++;
6003                                 continue;
6004                         }
6005
6006                         /* check src1 operand */
6007                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6008                         if (err)
6009                                 return err;
6010                         /* check src2 operand */
6011                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6012                         if (err)
6013                                 return err;
6014
6015                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
6016
6017                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
6018                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
6019                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
6020                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
6021                         if (err)
6022                                 return err;
6023
6024                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
6025
6026                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
6027                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
6028                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
6029                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
6030                                 return -EINVAL;
6031                         }
6032
6033                 } else if (class == BPF_ST) {
6034                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
6035                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
6036                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
6037                                 return -EINVAL;
6038                         }
6039                         /* check src operand */
6040                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6041                         if (err)
6042                                 return err;
6043
6044                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
6045                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
6046                                         insn->dst_reg,
6047                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
6048                                 return -EACCES;
6049                         }
6050
6051                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
6052                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
6053                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
6054                                                BPF_WRITE, -1, false);
6055                         if (err)
6056                                 return err;
6057
6058                 } else if (class == BPF_JMP) {
6059                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6060
6061                         if (opcode == BPF_CALL) {
6062                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6063                                     insn->off != 0 ||
6064                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
6065                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
6066                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
6067                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
6068                                         return -EINVAL;
6069                                 }
6070
6071                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
6072                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
6073                                 else
6074                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
6075                                 if (err)
6076                                         return err;
6077
6078                         } else if (opcode == BPF_JA) {
6079                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6080                                     insn->imm != 0 ||
6081                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
6082                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
6083                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
6084                                         return -EINVAL;
6085                                 }
6086
6087                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
6088                                 continue;
6089
6090                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
6091                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6092                                     insn->imm != 0 ||
6093                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
6094                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
6095                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
6096                                         return -EINVAL;
6097                                 }
6098
6099                                 if (state->curframe) {
6100                                         /* exit from nested function */
6101                                         env->prev_insn_idx = env->insn_idx;
6102                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
6103                                         if (err)
6104                                                 return err;
6105                                         do_print_state = true;
6106                                         continue;
6107                                 }
6108
6109                                 err = check_reference_leak(env);
6110                                 if (err)
6111                                         return err;
6112
6113                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
6114                                  * to return the value from eBPF program.
6115                                  * Make sure that it's readable at this time
6116                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
6117                                  * something into it earlier
6118                                  */
6119                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
6120                                 if (err)
6121                                         return err;
6122
6123                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
6124                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
6125                                         return -EACCES;
6126                                 }
6127
6128                                 err = check_return_code(env);
6129                                 if (err)
6130                                         return err;
6131 process_bpf_exit:
6132                                 err = pop_stack(env, &env->prev_insn_idx,
6133                                                 &env->insn_idx);
6134                                 if (err < 0) {
6135                                         if (err != -ENOENT)
6136                                                 return err;
6137                                         break;
6138                                 } else {
6139                                         do_print_state = true;
6140                                         continue;
6141                                 }
6142                         } else {
6143                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
6144                                 if (err)
6145                                         return err;
6146                         }
6147                 } else if (class == BPF_LD) {
6148                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
6149
6150                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
6151                                 err = check_ld_abs(env, insn);
6152                                 if (err)
6153                                         return err;
6154
6155                         } else if (mode == BPF_IMM) {
6156                                 err = check_ld_imm(env, insn);
6157                                 if (err)
6158                                         return err;
6159
6160                                 env->insn_idx++;
6161                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
6162                         } else {
6163                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
6164                                 return -EINVAL;
6165                         }
6166                 } else {
6167                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
6168                         return -EINVAL;
6169                 }
6170
6171                 env->insn_idx++;
6172         }
6173
6174         verbose(env, "processed %d insns (limit %d), stack depth ",
6175                 insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS);
6176         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6177                 u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
6178
6179                 verbose(env, "%d", depth);
6180                 if (i + 1 < env->subprog_cnt)
6181                         verbose(env, "+");
6182         }
6183         verbose(env, "\n");
6184         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
6185         return 0;
6186 }
6187
6188 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
6189 {
6190         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
6191                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
6192                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
6193                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
6194 }
6195
6196 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
6197                                         struct bpf_map *map,
6198                                         struct bpf_prog *prog)
6199
6200 {
6201         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
6202          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
6203          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
6204          * triggered.
6205          */
6206         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
6207                 if (!check_map_prealloc(map)) {
6208                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
6209                         return -EINVAL;
6210                 }
6211                 if (map->inner_map_meta &&
6212                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
6213                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
6214                         return -EINVAL;
6215                 }
6216         }
6217
6218         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
6219             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
6220                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
6221                 return -EINVAL;
6222         }
6223
6224         return 0;
6225 }
6226
6227 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
6228 {
6229         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
6230                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
6231 }
6232
6233 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
6234  * replace them with actual map pointers
6235  */
6236 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
6237 {
6238         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
6239         int insn_cnt = env->prog->len;
6240         int i, j, err;
6241
6242         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
6243         if (err)
6244                 return err;
6245
6246         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
6247                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
6248                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
6249                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
6250                         return -EINVAL;
6251                 }
6252
6253                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
6254                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
6255                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
6256                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
6257                         return -EINVAL;
6258                 }
6259
6260                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
6261                         struct bpf_map *map;
6262                         struct fd f;
6263
6264                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
6265                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
6266                             insn[1].off != 0) {
6267                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
6268                                 return -EINVAL;
6269                         }
6270
6271                         if (insn->src_reg == 0)
6272                                 /* valid generic load 64-bit imm */
6273                                 goto next_insn;
6274
6275                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
6276                                 verbose(env,
6277                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
6278                                 return -EINVAL;
6279                         }
6280
6281                         f = fdget(insn->imm);
6282                         map = __bpf_map_get(f);
6283                         if (IS_ERR(map)) {
6284                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
6285                                         insn->imm);
6286                                 return PTR_ERR(map);
6287                         }
6288
6289                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
6290                         if (err) {
6291                                 fdput(f);
6292                                 return err;
6293                         }
6294
6295                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
6296                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
6297                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
6298
6299                         /* check whether we recorded this map already */
6300                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
6301                                 if (env->used_maps[j] == map) {
6302                                         fdput(f);
6303                                         goto next_insn;
6304                                 }
6305
6306                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
6307                                 fdput(f);
6308                                 return -E2BIG;
6309                         }
6310
6311                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
6312                          * the map will be released by release_maps() or it
6313                          * will be used by the valid program until it's unloaded
6314                          * and all maps are released in free_used_maps()
6315                          */
6316                         map = bpf_map_inc(map, false);
6317                         if (IS_ERR(map)) {
6318                                 fdput(f);
6319                                 return PTR_ERR(map);
6320                         }
6321                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
6322
6323                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
6324                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
6325                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
6326                                 fdput(f);
6327                                 return -EBUSY;
6328                         }
6329
6330                         fdput(f);
6331 next_insn:
6332                         insn++;
6333                         i++;
6334                         continue;
6335                 }
6336
6337                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
6338                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
6339                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
6340                         return -EINVAL;
6341                 }
6342         }
6343
6344         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
6345          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
6346          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
6347          */
6348         return 0;
6349 }
6350
6351 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
6352 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
6353 {
6354         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
6355         int i;
6356
6357         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
6358                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
6359                         continue;
6360                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
6361                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
6362         }
6363
6364         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
6365                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
6366 }
6367
6368 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
6369 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
6370 {
6371         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
6372         int insn_cnt = env->prog->len;
6373         int i;
6374
6375         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
6376                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
6377                         insn->src_reg = 0;
6378 }
6379
6380 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
6381  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
6382  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
6383  */
6384 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
6385                                 u32 off, u32 cnt)
6386 {
6387         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
6388         int i;
6389
6390         if (cnt == 1)
6391                 return 0;
6392         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
6393                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
6394         if (!new_data)
6395                 return -ENOMEM;
6396         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
6397         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
6398                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
6399         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
6400                 new_data[i].seen = true;
6401         env->insn_aux_data = new_data;
6402         vfree(old_data);
6403         return 0;
6404 }
6405
6406 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
6407 {
6408         int i;
6409
6410         if (len == 1)
6411                 return;
6412         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
6413         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
6414                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
6415                         continue;
6416                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
6417         }
6418 }
6419
6420 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
6421                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
6422 {
6423         struct bpf_prog *new_prog;
6424
6425         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
6426         if (!new_prog)
6427                 return NULL;
6428         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
6429                 return NULL;
6430         adjust_subprog_starts(env, off, len);
6431         return new_prog;
6432 }
6433
6434 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
6435  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
6436  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
6437  * with 'ja -1'.
6438  *
6439  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
6440  * program and through another bug we would manage to jump there, then
6441  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
6442  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
6443  * code could be located.
6444  */
6445 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
6446 {
6447         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
6448         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
6449         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
6450         const int insn_cnt = env->prog->len;
6451         int i;
6452
6453         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
6454                 if (aux_data[i].seen)
6455                         continue;
6456                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
6457         }
6458 }
6459
6460 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
6461  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
6462  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
6463  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
6464  */
6465 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
6466 {
6467         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
6468         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
6469         const int insn_cnt = env->prog->len;
6470         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
6471         u32 target_size, size_default, off;
6472         struct bpf_prog *new_prog;
6473         enum bpf_access_type type;
6474         bool is_narrower_load;
6475
6476         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
6477                 if (!ops->gen_prologue) {
6478                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6479                         return -EINVAL;
6480                 }
6481                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
6482                                         env->prog);
6483                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
6484                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6485                         return -EINVAL;
6486                 } else if (cnt) {
6487                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
6488                         if (!new_prog)
6489                                 return -ENOMEM;
6490
6491                         env->prog = new_prog;
6492                         delta += cnt - 1;
6493                 }
6494         }
6495
6496         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
6497                 return 0;
6498
6499         insn = env->prog->insnsi + delta;
6500
6501         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
6502                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
6503
6504                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
6505                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
6506                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
6507                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
6508                         type = BPF_READ;
6509                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
6510                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
6511                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
6512                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
6513                         type = BPF_WRITE;
6514                 else
6515                         continue;
6516
6517                 if (type == BPF_WRITE &&
6518                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
6519                         struct bpf_insn patch[] = {
6520                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
6521                                  * There are no memory dependencies for this store,
6522                                  * since it's only using frame pointer and immediate
6523                                  * constant of zero
6524                                  */
6525                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
6526                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
6527                                            0),
6528                                 /* the original STX instruction will immediately
6529                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
6530                                  */
6531                                 *insn,
6532                         };
6533
6534                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
6535                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
6536                         if (!new_prog)
6537                                 return -ENOMEM;
6538
6539                         delta    += cnt - 1;
6540                         env->prog = new_prog;
6541                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6542                         continue;
6543                 }
6544
6545                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
6546                 case PTR_TO_CTX:
6547                         if (!ops->convert_ctx_access)
6548                                 continue;
6549                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
6550                         break;
6551                 case PTR_TO_SOCKET:
6552                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
6553                         break;
6554                 default:
6555                         continue;
6556                 }
6557
6558                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
6559                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
6560
6561                 /* If the read access is a narrower load of the field,
6562                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
6563                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
6564                  * we will apply proper mask to the result.
6565                  */
6566                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
6567                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
6568                 off = insn->off;
6569                 if (is_narrower_load) {
6570                         u8 size_code;
6571
6572                         if (type == BPF_WRITE) {
6573                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
6574                                 return -EINVAL;
6575                         }
6576
6577                         size_code = BPF_H;
6578                         if (ctx_field_size == 4)
6579                                 size_code = BPF_W;
6580                         else if (ctx_field_size == 8)
6581                                 size_code = BPF_DW;
6582
6583                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
6584                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
6585                 }
6586
6587                 target_size = 0;
6588                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
6589                                          &target_size);
6590                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
6591                     (ctx_field_size && !target_size)) {
6592                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6593                         return -EINVAL;
6594                 }
6595
6596                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
6597                         u8 shift = (off & (size_default - 1)) * 8;
6598
6599                         if (ctx_field_size <= 4) {
6600                                 if (shift)
6601                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
6602                                                                         insn->dst_reg,
6603                                                                         shift);
6604                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
6605                                                                 (1 << size * 8) - 1);
6606                         } else {
6607                                 if (shift)
6608                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
6609                                                                         insn->dst_reg,
6610                                                                         shift);
6611                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
6612                                                                 (1 << size * 8) - 1);
6613                         }
6614                 }
6615
6616                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
6617                 if (!new_prog)
6618                         return -ENOMEM;
6619
6620                 delta += cnt - 1;
6621
6622                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
6623                 env->prog = new_prog;
6624                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6625         }
6626
6627         return 0;
6628 }
6629
6630 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
6631 {
6632         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
6633         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
6634         struct bpf_insn *insn;
6635         void *old_bpf_func;
6636         int err;
6637
6638         if (env->subprog_cnt <= 1)
6639                 return 0;
6640
6641         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
6642                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6643                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6644                         continue;
6645                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
6646                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
6647                  * propagated in any case.
6648                  */
6649                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
6650                 if (subprog < 0) {
6651                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
6652                                   i + insn->imm + 1);
6653                         return -EFAULT;
6654                 }
6655                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
6656                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
6657                  */
6658                 insn->off = subprog;
6659                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
6660                  * to interpreter will be needed
6661                  */
6662                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
6663                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
6664                 insn->imm = 1;
6665         }
6666
6667         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
6668         if (err)
6669                 goto out_undo_insn;
6670
6671         err = -ENOMEM;
6672         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
6673         if (!func)
6674                 goto out_undo_insn;
6675
6676         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6677                 subprog_start = subprog_end;
6678                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
6679
6680                 len = subprog_end - subprog_start;
6681                 func[i] = bpf_prog_alloc(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
6682                 if (!func[i])
6683                         goto out_free;
6684                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
6685                        len * sizeof(struct bpf_insn));
6686                 func[i]->type = prog->type;
6687                 func[i]->len = len;
6688                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
6689                         goto out_free;
6690                 func[i]->is_func = 1;
6691                 func[i]->aux->func_idx = i;
6692                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
6693                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
6694                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
6695
6696                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
6697                  * Long term would need debug info to populate names
6698                  */
6699                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
6700                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
6701                 func[i]->jit_requested = 1;
6702                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
6703                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
6704                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
6705                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
6706                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
6707                 if (!func[i]->jited) {
6708                         err = -ENOTSUPP;
6709                         goto out_free;
6710                 }
6711                 cond_resched();
6712         }
6713         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
6714          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
6715          * run last pass of JIT
6716          */
6717         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6718                 insn = func[i]->insnsi;
6719                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
6720                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6721                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6722                                 continue;
6723                         subprog = insn->off;
6724                         insn->imm = (u64 (*)(u64, u64, u64, u64, u64))
6725                                 func[subprog]->bpf_func -
6726                                 __bpf_call_base;
6727                 }
6728
6729                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
6730                  * of the JITed images for each function in the program
6731                  *
6732                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
6733                  * might not be large enough to hold the offset of the start
6734                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
6735                  *
6736                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
6737                  * by using its subprog id, available from the off field of
6738                  * the call instruction, as an index for this list
6739                  */
6740                 func[i]->aux->func = func;
6741                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
6742         }
6743         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6744                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
6745                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
6746                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
6747                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
6748                         err = -ENOTSUPP;
6749                         goto out_free;
6750                 }
6751                 cond_resched();
6752         }
6753
6754         /* finally lock prog and jit images for all functions and
6755          * populate kallsysm
6756          */
6757         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6758                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
6759                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
6760         }
6761
6762         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
6763          * prog consistent for later dump requests, so they can
6764          * later look the same as if they were interpreted only.
6765          */
6766         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
6767                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6768                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6769                         continue;
6770                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
6771                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
6772                 insn->imm = subprog;
6773         }
6774
6775         prog->jited = 1;
6776         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
6777         prog->aux->func = func;
6778         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
6779         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
6780         return 0;
6781 out_free:
6782         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
6783                 if (func[i])
6784                         bpf_jit_free(func[i]);
6785         kfree(func);
6786 out_undo_insn:
6787         /* cleanup main prog to be interpreted */
6788         prog->jit_requested = 0;
6789         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
6790                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6791                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6792                         continue;
6793                 insn->off = 0;
6794                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
6795         }
6796         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
6797         return err;
6798 }
6799
6800 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
6801 {
6802 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
6803         struct bpf_prog *prog = env->prog;
6804         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
6805         int i, depth;
6806 #endif
6807         int err = 0;
6808
6809         if (env->prog->jit_requested &&
6810             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
6811                 err = jit_subprogs(env);
6812                 if (err == 0)
6813                         return 0;
6814                 if (err == -EFAULT)
6815                         return err;
6816         }
6817 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
6818         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
6819                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6820                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6821                         continue;
6822                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
6823                 if (depth < 0)
6824                         return depth;
6825                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
6826         }
6827         err = 0;
6828 #endif
6829         return err;
6830 }
6831
6832 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
6833  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
6834  *
6835  * this function is called after eBPF program passed verification
6836  */
6837 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
6838 {
6839         struct bpf_prog *prog = env->prog;
6840         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
6841         const struct bpf_func_proto *fn;
6842         const int insn_cnt = prog->len;
6843         const struct bpf_map_ops *ops;
6844         struct bpf_insn_aux_data *aux;
6845         struct bpf_insn insn_buf[16];
6846         struct bpf_prog *new_prog;
6847         struct bpf_map *map_ptr;
6848         int i, cnt, delta = 0;
6849
6850         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
6851                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
6852                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
6853                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
6854                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
6855                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
6856                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
6857                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
6858                                 /* Rx div 0 -> 0 */
6859                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
6860                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
6861                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
6862                                 *insn,
6863                         };
6864                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
6865                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
6866                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
6867                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
6868                                 *insn,
6869                         };
6870                         struct bpf_insn *patchlet;
6871
6872                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
6873                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
6874                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
6875                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
6876                         } else {
6877                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
6878                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
6879                         }
6880
6881                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
6882                         if (!new_prog)
6883                                 return -ENOMEM;
6884
6885                         delta    += cnt - 1;
6886                         env->prog = prog = new_prog;
6887                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6888                         continue;
6889                 }
6890
6891                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
6892                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
6893                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
6894                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
6895                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
6896                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6897                                 return -EINVAL;
6898                         }
6899
6900                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
6901                         if (!new_prog)
6902                                 return -ENOMEM;
6903
6904                         delta    += cnt - 1;
6905                         env->prog = prog = new_prog;
6906                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6907                         continue;
6908                 }
6909
6910                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
6911                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
6912                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
6913                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
6914                         struct bpf_insn insn_buf[16];
6915                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
6916                         bool issrc, isneg;
6917                         u32 off_reg;
6918
6919                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
6920                         if (!aux->alu_state)
6921                                 continue;
6922
6923                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
6924                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
6925                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
6926
6927                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
6928                         if (isneg)
6929                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
6930                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
6931                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
6932                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
6933                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
6934                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
6935                         if (issrc) {
6936                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
6937                                                          off_reg);
6938                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
6939                         } else {
6940                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
6941                                                          BPF_REG_AX);
6942                         }
6943                         if (isneg)
6944                                 insn->code = insn->code == code_add ?
6945                                              code_sub : code_add;
6946                         *patch++ = *insn;
6947                         if (issrc && isneg)
6948                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
6949                         cnt = patch - insn_buf;
6950
6951                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
6952                         if (!new_prog)
6953                                 return -ENOMEM;
6954
6955                         delta    += cnt - 1;
6956                         env->prog = prog = new_prog;
6957                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6958                         continue;
6959                 }
6960
6961                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
6962                         continue;
6963                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
6964                         continue;
6965
6966                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
6967                         prog->dst_needed = 1;
6968                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
6969                         bpf_user_rnd_init_once();
6970                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
6971                         prog->kprobe_override = 1;
6972                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
6973                         /* If we tail call into other programs, we
6974                          * cannot make any assumptions since they can
6975                          * be replaced dynamically during runtime in
6976                          * the program array.
6977                          */
6978                         prog->cb_access = 1;
6979                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
6980                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
6981
6982                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
6983                          * conditional branch in the interpeter for every normal
6984                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
6985                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
6986                          */
6987                         insn->imm = 0;
6988                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
6989
6990                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
6991                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
6992                                 continue;
6993
6994                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
6995                          * emit two extra insns:
6996                          * if (index >= max_entries) goto out;
6997                          * index &= array->index_mask;
6998                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
6999                          */
7000                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
7001                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
7002                                 return -EINVAL;
7003                         }
7004
7005                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
7006                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
7007                                                   map_ptr->max_entries, 2);
7008                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
7009                                                     container_of(map_ptr,
7010                                                                  struct bpf_array,
7011                                                                  map)->index_mask);
7012                         insn_buf[2] = *insn;
7013                         cnt = 3;
7014                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
7015                         if (!new_prog)
7016                                 return -ENOMEM;
7017
7018                         delta    += cnt - 1;
7019                         env->prog = prog = new_prog;
7020                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7021                         continue;
7022                 }
7023
7024                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
7025                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
7026                  * only.
7027                  */
7028                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
7029                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
7030                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
7031                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
7032                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
7033                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
7034                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
7035                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
7036                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
7037                                 goto patch_call_imm;
7038
7039                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
7040                         ops = map_ptr->ops;
7041                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
7042                             ops->map_gen_lookup) {
7043                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
7044                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
7045                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
7046                                         return -EINVAL;
7047                                 }
7048
7049                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
7050                                                                insn_buf, cnt);
7051                                 if (!new_prog)
7052                                         return -ENOMEM;
7053
7054                                 delta    += cnt - 1;
7055                                 env->prog = prog = new_prog;
7056                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7057                                 continue;
7058                         }
7059
7060                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
7061                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
7062                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
7063                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
7064                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
7065                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
7066                                               u64 flags))NULL));
7067                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
7068                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
7069                                               u64 flags))NULL));
7070                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
7071                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
7072                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
7073                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
7074
7075                         switch (insn->imm) {
7076                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
7077                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
7078                                             __bpf_call_base;
7079                                 continue;
7080                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
7081                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
7082                                             __bpf_call_base;
7083                                 continue;
7084                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
7085                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
7086                                             __bpf_call_base;
7087                                 continue;
7088                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
7089                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
7090                                             __bpf_call_base;
7091                                 continue;
7092                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
7093                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
7094                                             __bpf_call_base;
7095                                 continue;
7096                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
7097                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
7098                                             __bpf_call_base;
7099                                 continue;
7100                         }
7101
7102                         goto patch_call_imm;
7103                 }
7104
7105 patch_call_imm:
7106                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
7107                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
7108                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
7109                  */
7110                 if (!fn->func) {
7111                         verbose(env,
7112                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
7113                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
7114                         return -EFAULT;
7115                 }
7116                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
7117         }
7118
7119         return 0;
7120 }
7121
7122 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
7123 {
7124         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
7125         int i;
7126
7127         if (!env->explored_states)
7128                 return;
7129
7130         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
7131                 sl = env->explored_states[i];
7132
7133                 if (sl)
7134                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
7135                                 sln = sl->next;
7136                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
7137                                 kfree(sl);
7138                                 sl = sln;
7139                         }
7140         }
7141
7142         kfree(env->explored_states);
7143 }
7144
7145 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
7146               union bpf_attr __user *uattr)
7147 {
7148         struct bpf_verifier_env *env;
7149         struct bpf_verifier_log *log;
7150         int ret = -EINVAL;
7151
7152         /* no program is valid */
7153         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
7154                 return -EINVAL;
7155
7156         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
7157          * allocate/free it every time bpf_check() is called
7158          */
7159         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
7160         if (!env)
7161                 return -ENOMEM;
7162         log = &env->log;
7163
7164         env->insn_aux_data =
7165                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data),
7166                                    (*prog)->len));
7167         ret = -ENOMEM;
7168         if (!env->insn_aux_data)
7169                 goto err_free_env;
7170         env->prog = *prog;
7171         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
7172
7173         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
7174         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
7175
7176         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
7177                 /* user requested verbose verifier output
7178                  * and supplied buffer to store the verification trace
7179                  */
7180                 log->level = attr->log_level;
7181                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
7182                 log->len_total = attr->log_size;
7183
7184                 ret = -EINVAL;
7185                 /* log attributes have to be sane */
7186                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
7187                     !log->level || !log->ubuf)
7188                         goto err_unlock;
7189         }
7190
7191         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
7192         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
7193                 env->strict_alignment = true;
7194         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
7195                 env->strict_alignment = false;
7196
7197         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
7198         if (ret < 0)
7199                 goto skip_full_check;
7200
7201         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7202                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
7203                 if (ret)
7204                         goto skip_full_check;
7205         }
7206
7207         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
7208                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
7209                                        GFP_USER);
7210         ret = -ENOMEM;
7211         if (!env->explored_states)
7212                 goto skip_full_check;
7213
7214         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
7215
7216         ret = check_subprogs(env);
7217         if (ret < 0)
7218                 goto skip_full_check;
7219
7220         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
7221         if (ret < 0)
7222                 goto skip_full_check;
7223
7224         ret = check_cfg(env);
7225         if (ret < 0)
7226                 goto skip_full_check;
7227
7228         ret = do_check(env);
7229         if (env->cur_state) {
7230                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
7231                 env->cur_state = NULL;
7232         }
7233
7234         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
7235                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
7236
7237 skip_full_check:
7238         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
7239         free_states(env);
7240
7241         if (ret == 0)
7242                 ret = check_max_stack_depth(env);
7243
7244         /* instruction rewrites happen after this point */
7245         if (ret == 0)
7246                 sanitize_dead_code(env);
7247
7248         if (ret == 0)
7249                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
7250                 ret = convert_ctx_accesses(env);
7251
7252         if (ret == 0)
7253                 ret = fixup_bpf_calls(env);
7254
7255         if (ret == 0)
7256                 ret = fixup_call_args(env);
7257
7258         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
7259                 ret = -ENOSPC;
7260         if (log->level && !log->ubuf) {
7261                 ret = -EFAULT;
7262                 goto err_release_maps;
7263         }
7264
7265         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
7266                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
7267                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
7268                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
7269                                                           GFP_KERNEL);
7270
7271                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
7272                         ret = -ENOMEM;
7273                         goto err_release_maps;
7274                 }
7275
7276                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
7277                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
7278                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
7279
7280                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
7281                  * bpf_ld_imm64 instructions
7282                  */
7283                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
7284         }
7285
7286         if (ret == 0)
7287                 adjust_btf_func(env);
7288
7289 err_release_maps:
7290         if (!env->prog->aux->used_maps)
7291                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
7292                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
7293                  */
7294                 release_maps(env);
7295         *prog = env->prog;
7296 err_unlock:
7297         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
7298         vfree(env->insn_aux_data);
7299 err_free_env:
7300         kfree(env);
7301         return ret;
7302 }