kernel/bpf/verifier.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   2  * Copyright (c) 2016 Facebook
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  */
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/bpf.h>
  17 #include <linux/bpf_verifier.h>
  18 #include <linux/filter.h>
  19 #include <net/netlink.h>
  20 #include <linux/file.h>
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22 #include <linux/stringify.h>
  23
  24 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
  25  * instruction by instruction and updates register/stack state.
  26  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
  27  *
  28  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
  29  * It rejects the following programs:
  30  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
  31  * - if loop is present (detected via back-edge)
  32  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
  33  * - out of bounds or malformed jumps
  34  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
  35  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
  36  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
  37  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
  38  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
  39  *
  40  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
  41  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
  42  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
  43  * copied to R1.
  44  *
  45  * All registers are 64-bit.
  46  * R0 - return register
  47  * R1-R5 argument passing registers
  48  * R6-R9 callee saved registers
  49  * R10 - frame pointer read-only
  50  *
  51  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
  52  * and has type PTR_TO_CTX.
  53  *
  54  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
  55  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
  56  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
  57  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
  58  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
  59  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
  60  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
  61  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
  62  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
  63  *
  64  * Most of the time the registers have UNKNOWN_VALUE type, which
  65  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
  66  * (like pointer plus pointer becomes UNKNOWN_VALUE type)
  67  *
  68  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
  69  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, FRAME_PTR. These are three pointer
  70  * types recognized by check_mem_access() function.
  71  *
  72  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
  73  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
  74  *
  75  * registers used to pass values to function calls are checked against
  76  * function argument constraints.
  77  *
  78  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
  79  * It means that the register type passed to this function must be
  80  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
  81  * 'pointer to map element key'
  82  *
  83  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
  84  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
  85  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
  86  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
  87  *
  88  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
  89  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
  90  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
  91  * the helper function as a pointer to map element key.
  92  *
  93  * On the kernel side the helper function looks like:
  94  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
  95  * {
  96  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
  97  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
  98  *    void *value;
  99  *
 100  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
 101  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
 102  *    the stack of eBPF program.
 103  * }
 104  *
 105  * Corresponding eBPF program may look like:
 106  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
 107  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
 108  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
 109  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
 110  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
 111  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
 112  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
 113  *
 114  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
 115  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
 116  * and were initialized prior to this call.
 117  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
 118  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
 119  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
 120  * returns ether pointer to map value or NULL.
 121  *
 122  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
 123  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
 124  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
 125  * branch. See check_cond_jmp_op().
 126  *
 127  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
 128  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
 129  */
 130
 131 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
 132 struct bpf_verifier_stack_elem {
 133         /* verifer state is 'st'
 134          * before processing instruction 'insn_idx'
 135          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
 136          */
 137         struct bpf_verifier_state st;
 138         int insn_idx;
 139         int prev_insn_idx;
 140         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
 141 };
 142
 143 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      98304
 144 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
 145
 146 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
 147
 148 struct bpf_call_arg_meta {
 149         struct bpf_map *map_ptr;
 150         bool raw_mode;
 151         bool pkt_access;
 152         int regno;
 153         int access_size;
 154 };
 155
 156 /* verbose verifier prints what it's seeing
 157  * bpf_check() is called under lock, so no race to access these global vars
 158  */
 159 static u32 log_level, log_size, log_len;
 160 static char *log_buf;
 161
 162 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
 163
 164 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
 165  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
 166  * can figure out what's wrong with the program
 167  */
 168 static __printf(1, 2) void verbose(const char *fmt, ...)
 169 {
 170         va_list args;
 171
 172         if (log_level == 0 || log_len >= log_size - 1)
 173                 return;
 174
 175         va_start(args, fmt);
 176         log_len += vscnprintf(log_buf + log_len, log_size - log_len, fmt, args);
 177         va_end(args);
 178 }
 179
 180 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
 181 static const char * const reg_type_str[] = {
 182         [NOT_INIT]              = "?",
 183         [UNKNOWN_VALUE]         = "inv",
 184         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
 185         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
 186         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
 187         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
 188         [PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ]  = "map_value_adj",
 189         [FRAME_PTR]             = "fp",
 190         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
 191         [CONST_IMM]             = "imm",
 192         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
 193         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
 194 };
 195
 196 #define __BPF_FUNC_STR_FN(x) [BPF_FUNC_ ## x] = __stringify(bpf_ ## x)
 197 static const char * const func_id_str[] = {
 198         __BPF_FUNC_MAPPER(__BPF_FUNC_STR_FN)
 199 };
 200 #undef __BPF_FUNC_STR_FN
 201
 202 static const char *func_id_name(int id)
 203 {
 204         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(func_id_str) != __BPF_FUNC_MAX_ID);
 205
 206         if (id >= 0 && id < __BPF_FUNC_MAX_ID && func_id_str[id])
 207                 return func_id_str[id];
 208         else
 209                 return "unknown";
 210 }
 211
 212 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state)
 213 {
 214         struct bpf_reg_state *reg;
 215         enum bpf_reg_type t;
 216         int i;
 217
 218         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 219                 reg = &state->regs[i];
 220                 t = reg->type;
 221                 if (t == NOT_INIT)
 222                         continue;
 223                 verbose(" R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
 224                 if (t == CONST_IMM || t == PTR_TO_STACK)
 225                         verbose("%lld", reg->imm);
 226                 else if (t == PTR_TO_PACKET)
 227                         verbose("(id=%d,off=%d,r=%d)",
 228                                 reg->id, reg->off, reg->range);
 229                 else if (t == UNKNOWN_VALUE && reg->imm)
 230                         verbose("%lld", reg->imm);
 231                 else if (t == CONST_PTR_TO_MAP || t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 232                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
 233                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ)
 234                         verbose("(ks=%d,vs=%d,id=%u)",
 235                                 reg->map_ptr->key_size,
 236                                 reg->map_ptr->value_size,
 237                                 reg->id);
 238                 if (reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
 239                         verbose(",min_value=%lld",
 240                                 (long long)reg->min_value);
 241                 if (reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
 242                         verbose(",max_value=%llu",
 243                                 (unsigned long long)reg->max_value);
 244                 if (reg->min_align)
 245                         verbose(",min_align=%u", reg->min_align);
 246                 if (reg->aux_off)
 247                         verbose(",aux_off=%u", reg->aux_off);
 248                 if (reg->aux_off_align)
 249                         verbose(",aux_off_align=%u", reg->aux_off_align);
 250         }
 251         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
 252                 if (state->stack_slot_type[i] == STACK_SPILL)
 253                         verbose(" fp%d=%s", -MAX_BPF_STACK + i,
 254                                 reg_type_str[state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE].type]);
 255         }
 256         verbose("\n");
 257 }
 258
 259 static const char *const bpf_class_string[] = {
 260         [BPF_LD]    = "ld",
 261         [BPF_LDX]   = "ldx",
 262         [BPF_ST]    = "st",
 263         [BPF_STX]   = "stx",
 264         [BPF_ALU]   = "alu",
 265         [BPF_JMP]   = "jmp",
 266         [BPF_RET]   = "BUG",
 267         [BPF_ALU64] = "alu64",
 268 };
 269
 270 static const char *const bpf_alu_string[16] = {
 271         [BPF_ADD >> 4]  = "+=",
 272         [BPF_SUB >> 4]  = "-=",
 273         [BPF_MUL >> 4]  = "*=",
 274         [BPF_DIV >> 4]  = "/=",
 275         [BPF_OR  >> 4]  = "|=",
 276         [BPF_AND >> 4]  = "&=",
 277         [BPF_LSH >> 4]  = "<<=",
 278         [BPF_RSH >> 4]  = ">>=",
 279         [BPF_NEG >> 4]  = "neg",
 280         [BPF_MOD >> 4]  = "%=",
 281         [BPF_XOR >> 4]  = "^=",
 282         [BPF_MOV >> 4]  = "=",
 283         [BPF_ARSH >> 4] = "s>>=",
 284         [BPF_END >> 4]  = "endian",
 285 };
 286
 287 static const char *const bpf_ldst_string[] = {
 288         [BPF_W >> 3]  = "u32",
 289         [BPF_H >> 3]  = "u16",
 290         [BPF_B >> 3]  = "u8",
 291         [BPF_DW >> 3] = "u64",
 292 };
 293
 294 static const char *const bpf_jmp_string[16] = {
 295         [BPF_JA >> 4]   = "jmp",
 296         [BPF_JEQ >> 4]  = "==",
 297         [BPF_JGT >> 4]  = ">",
 298         [BPF_JGE >> 4]  = ">=",
 299         [BPF_JSET >> 4] = "&",
 300         [BPF_JNE >> 4]  = "!=",
 301         [BPF_JSGT >> 4] = "s>",
 302         [BPF_JSGE >> 4] = "s>=",
 303         [BPF_CALL >> 4] = "call",
 304         [BPF_EXIT >> 4] = "exit",
 305 };
 306
 307 static void print_bpf_insn(const struct bpf_verifier_env *env,
 308                            const struct bpf_insn *insn)
 309 {
 310         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
 311
 312         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
 313                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 314                         verbose("(%02x) %sr%d %s %sr%d\n",
 315                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 316                                 insn->dst_reg,
 317                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 318                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 319                                 insn->src_reg);
 320                 else
 321                         verbose("(%02x) %sr%d %s %s%d\n",
 322                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 323                                 insn->dst_reg,
 324                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 325                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 326                                 insn->imm);
 327         } else if (class == BPF_STX) {
 328                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_MEM)
 329                         verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = r%d\n",
 330                                 insn->code,
 331                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 332                                 insn->dst_reg,
 333                                 insn->off, insn->src_reg);
 334                 else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD)
 335                         verbose("(%02x) lock *(%s *)(r%d %+d) += r%d\n",
 336                                 insn->code,
 337                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 338                                 insn->dst_reg, insn->off,
 339                                 insn->src_reg);
 340                 else
 341                         verbose("BUG_%02x\n", insn->code);
 342         } else if (class == BPF_ST) {
 343                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 344                         verbose("BUG_st_%02x\n", insn->code);
 345                         return;
 346                 }
 347                 verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = %d\n",
 348                         insn->code,
 349                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 350                         insn->dst_reg,
 351                         insn->off, insn->imm);
 352         } else if (class == BPF_LDX) {
 353                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 354                         verbose("BUG_ldx_%02x\n", insn->code);
 355                         return;
 356                 }
 357                 verbose("(%02x) r%d = *(%s *)(r%d %+d)\n",
 358                         insn->code, insn->dst_reg,
 359                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 360                         insn->src_reg, insn->off);
 361         } else if (class == BPF_LD) {
 362                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) {
 363                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[%d]\n",
 364                                 insn->code,
 365                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 366                                 insn->imm);
 367                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND) {
 368                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[r%d + %d]\n",
 369                                 insn->code,
 370                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 371                                 insn->src_reg, insn->imm);
 372                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IMM &&
 373                            BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW) {
 374                         /* At this point, we already made sure that the second
 375                          * part of the ldimm64 insn is accessible.
 376                          */
 377                         u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
 378                         bool map_ptr = insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD;
 379
 380                         if (map_ptr && !env->allow_ptr_leaks)
 381                                 imm = 0;
 382
 383                         verbose("(%02x) r%d = 0x%llx\n", insn->code,
 384                                 insn->dst_reg, (unsigned long long)imm);
 385                 } else {
 386                         verbose("BUG_ld_%02x\n", insn->code);
 387                         return;
 388                 }
 389         } else if (class == BPF_JMP) {
 390                 u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
 391
 392                 if (opcode == BPF_CALL) {
 393                         verbose("(%02x) call %s#%d\n", insn->code,
 394                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
 395                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_JA)) {
 396                         verbose("(%02x) goto pc%+d\n",
 397                                 insn->code, insn->off);
 398                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_EXIT)) {
 399                         verbose("(%02x) exit\n", insn->code);
 400                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
 401                         verbose("(%02x) if r%d %s r%d goto pc%+d\n",
 402                                 insn->code, insn->dst_reg,
 403                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 404                                 insn->src_reg, insn->off);
 405                 } else {
 406                         verbose("(%02x) if r%d %s 0x%x goto pc%+d\n",
 407                                 insn->code, insn->dst_reg,
 408                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 409                                 insn->imm, insn->off);
 410                 }
 411         } else {
 412                 verbose("(%02x) %s\n", insn->code, bpf_class_string[class]);
 413         }
 414 }
 415
 416 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx)
 417 {
 418         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 419         int insn_idx;
 420
 421         if (env->head == NULL)
 422                 return -1;
 423
 424         memcpy(&env->cur_state, &env->head->st, sizeof(env->cur_state));
 425         insn_idx = env->head->insn_idx;
 426         if (prev_insn_idx)
 427                 *prev_insn_idx = env->head->prev_insn_idx;
 428         elem = env->head->next;
 429         kfree(env->head);
 430         env->head = elem;
 431         env->stack_size--;
 432         return insn_idx;
 433 }
 434
 435 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
 436                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
 437 {
 438         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 439
 440         elem = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
 441         if (!elem)
 442                 goto err;
 443
 444         memcpy(&elem->st, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
 445         elem->insn_idx = insn_idx;
 446         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
 447         elem->next = env->head;
 448         env->head = elem;
 449         env->stack_size++;
 450         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
 451                 verbose("BPF program is too complex\n");
 452                 goto err;
 453         }
 454         return &elem->st;
 455 err:
 456         /* pop all elements and return */
 457         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
 458         return NULL;
 459 }
 460
 461 #define CALLER_SAVED_REGS 6
 462 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
 463         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
 464 };
 465
 466 static void mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 467 {
 468         BUG_ON(regno >= MAX_BPF_REG);
 469
 470         memset(&regs[regno], 0, sizeof(regs[regno]));
 471         regs[regno].type = NOT_INIT;
 472         regs[regno].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 473         regs[regno].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 474 }
 475
 476 static void init_reg_state(struct bpf_reg_state *regs)
 477 {
 478         int i;
 479
 480         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
 481                 mark_reg_not_init(regs, i);
 482
 483         /* frame pointer */
 484         regs[BPF_REG_FP].type = FRAME_PTR;
 485
 486         /* 1st arg to a function */
 487         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
 488 }
 489
 490 static void __mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 491 {
 492         regs[regno].type = UNKNOWN_VALUE;
 493         regs[regno].id = 0;
 494         regs[regno].imm = 0;
 495 }
 496
 497 static void mark_reg_unknown_value(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 498 {
 499         BUG_ON(regno >= MAX_BPF_REG);
 500         __mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 501 }
 502
 503 static void reset_reg_range_values(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 504 {
 505         regs[regno].min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
 506         regs[regno].max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
 507         regs[regno].value_from_signed = false;
 508         regs[regno].min_align = 0;
 509 }
 510
 511 static void mark_reg_unknown_value_and_range(struct bpf_reg_state *regs,
 512                                              u32 regno)
 513 {
 514         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 515         reset_reg_range_values(regs, regno);
 516 }
 517
 518 enum reg_arg_type {
 519         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
 520         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
 521         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
 522 };
 523
 524 static int check_reg_arg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
 525                          enum reg_arg_type t)
 526 {
 527         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
 528                 verbose("R%d is invalid\n", regno);
 529                 return -EINVAL;
 530         }
 531
 532         if (t == SRC_OP) {
 533                 /* check whether register used as source operand can be read */
 534                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
 535                         verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 536                         return -EACCES;
 537                 }
 538         } else {
 539                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
 540                 if (regno == BPF_REG_FP) {
 541                         verbose("frame pointer is read only\n");
 542                         return -EACCES;
 543                 }
 544                 if (t == DST_OP)
 545                         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 546         }
 547         return 0;
 548 }
 549
 550 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
 551 {
 552         switch (type) {
 553         case PTR_TO_MAP_VALUE:
 554         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
 555         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
 556         case PTR_TO_STACK:
 557         case PTR_TO_CTX:
 558         case PTR_TO_PACKET:
 559         case PTR_TO_PACKET_END:
 560         case FRAME_PTR:
 561         case CONST_PTR_TO_MAP:
 562                 return true;
 563         default:
 564                 return false;
 565         }
 566 }
 567
 568 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
 569  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
 570  */
 571 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_state *state, int off,
 572                              int size, int value_regno)
 573 {
 574         int i;
 575         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
 576          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
 577          */
 578
 579         if (value_regno >= 0 &&
 580             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
 581
 582                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
 583                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 584                         verbose("invalid size of register spill\n");
 585                         return -EACCES;
 586                 }
 587
 588                 /* save register state */
 589                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE] =
 590                         state->regs[value_regno];
 591
 592                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
 593                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_SPILL;
 594         } else {
 595                 /* regular write of data into stack */
 596                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE] =
 597                         (struct bpf_reg_state) {};
 598
 599                 for (i = 0; i < size; i++)
 600                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_MISC;
 601         }
 602         return 0;
 603 }
 604
 605 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
 606                             int value_regno)
 607 {
 608         u8 *slot_type;
 609         int i;
 610
 611         slot_type = &state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off];
 612
 613         if (slot_type[0] == STACK_SPILL) {
 614                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 615                         verbose("invalid size of register spill\n");
 616                         return -EACCES;
 617                 }
 618                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 619                         if (slot_type[i] != STACK_SPILL) {
 620                                 verbose("corrupted spill memory\n");
 621                                 return -EACCES;
 622                         }
 623                 }
 624
 625                 if (value_regno >= 0)
 626                         /* restore register state from stack */
 627                         state->regs[value_regno] =
 628                                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE];
 629                 return 0;
 630         } else {
 631                 for (i = 0; i < size; i++) {
 632                         if (slot_type[i] != STACK_MISC) {
 633                                 verbose("invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
 634                                         off, i, size);
 635                                 return -EACCES;
 636                         }
 637                 }
 638                 if (value_regno >= 0)
 639                         /* have read misc data from the stack */
 640                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 641                                                          value_regno);
 642                 return 0;
 643         }
 644 }
 645
 646 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
 647 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 648                             int size)
 649 {
 650         struct bpf_map *map = env->cur_state.regs[regno].map_ptr;
 651
 652         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > map->value_size) {
 653                 verbose("invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
 654                         map->value_size, off, size);
 655                 return -EACCES;
 656         }
 657         return 0;
 658 }
 659
 660 /* check read/write into an adjusted map element */
 661 static int check_map_access_adj(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 662                                 int off, int size)
 663 {
 664         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 665         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 666         int err;
 667
 668         /* We adjusted the register to this map value, so we
 669          * need to change off and size to min_value and max_value
 670          * respectively to make sure our theoretical access will be
 671          * safe.
 672          */
 673         if (log_level)
 674                 print_verifier_state(state);
 675         env->varlen_map_value_access = true;
 676         /* The minimum value is only important with signed
 677          * comparisons where we can't assume the floor of a
 678          * value is 0.  If we are using signed variables for our
 679          * index'es we need to make sure that whatever we use
 680          * will have a set floor within our range.
 681          */
 682         if (reg->min_value < 0) {
 683                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 684                         regno);
 685                 return -EACCES;
 686         }
 687         err = check_map_access(env, regno, reg->min_value + off, size);
 688         if (err) {
 689                 verbose("R%d min value is outside of the array range\n",
 690                         regno);
 691                 return err;
 692         }
 693
 694         /* If we haven't set a max value then we need to bail
 695          * since we can't be sure we won't do bad things.
 696          */
 697         if (reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
 698                 verbose("R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
 699                         regno);
 700                 return -EACCES;
 701         }
 702         return check_map_access(env, regno, reg->max_value + off, size);
 703 }
 704
 705 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
 706
 707 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
 708                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
 709                                        enum bpf_access_type t)
 710 {
 711         switch (env->prog->type) {
 712         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
 713         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
 714                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
 715                 if (t == BPF_WRITE)
 716                         return false;
 717                 /* fallthrough */
 718         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
 719         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
 720         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
 721         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
 722                 if (meta)
 723                         return meta->pkt_access;
 724
 725                 env->seen_direct_write = true;
 726                 return true;
 727         default:
 728                 return false;
 729         }
 730 }
 731
 732 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 733                                int size)
 734 {
 735         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 736         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 737
 738         off += reg->off;
 739         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > reg->range) {
 740                 verbose("invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
 741                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
 742                 return -EACCES;
 743         }
 744         return 0;
 745 }
 746
 747 /* check access to 'struct bpf_context' fields */
 748 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
 749                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
 750 {
 751         struct bpf_insn_access_aux info = {
 752                 .reg_type = *reg_type,
 753         };
 754
 755         /* for analyzer ctx accesses are already validated and converted */
 756         if (env->analyzer_ops)
 757                 return 0;
 758
 759         if (env->prog->aux->ops->is_valid_access &&
 760             env->prog->aux->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
 761                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
 762                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
 763                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
 764                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
 765                  * will only allow for whole field access and rejects any other
 766                  * type of narrower access.
 767                  */
 768                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
 769                 *reg_type = info.reg_type;
 770
 771                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
 772                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
 773                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
 774                 return 0;
 775         }
 776
 777         verbose("invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
 778         return -EACCES;
 779 }
 780
 781 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
 782                                const struct bpf_reg_state *reg)
 783 {
 784         if (allow_ptr_leaks)
 785                 return false;
 786
 787         switch (reg->type) {
 788         case UNKNOWN_VALUE:
 789         case CONST_IMM:
 790                 return false;
 791         default:
 792                 return true;
 793         }
 794 }
 795
 796 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
 797 {
 798         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, &env->cur_state.regs[regno]);
 799 }
 800
 801 static int check_pkt_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 802                                    int off, int size, bool strict)
 803 {
 804         int ip_align;
 805         int reg_off;
 806
 807         /* Byte size accesses are always allowed. */
 808         if (!strict || size == 1)
 809                 return 0;
 810
 811         reg_off = reg->off;
 812         if (reg->id) {
 813                 if (reg->aux_off_align % size) {
 814                         verbose("Packet access is only %u byte aligned, %d byte access not allowed\n",
 815                                 reg->aux_off_align, size);
 816                         return -EACCES;
 817                 }
 818                 reg_off += reg->aux_off;
 819         }
 820
 821         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
 822          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
 823          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
 824          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
 825          * to this code only in strict mode where we want to emulate
 826          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
 827          * unconditional IP align value of '2'.
 828          */
 829         ip_align = 2;
 830         if ((ip_align + reg_off + off) % size != 0) {
 831                 verbose("misaligned packet access off %d+%d+%d size %d\n",
 832                         ip_align, reg_off, off, size);
 833                 return -EACCES;
 834         }
 835
 836         return 0;
 837 }
 838
 839 static int check_val_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 840                                    int size, bool strict)
 841 {
 842         if (strict && size != 1) {
 843                 verbose("Unknown alignment. Only byte-sized access allowed in value access.\n");
 844                 return -EACCES;
 845         }
 846
 847         return 0;
 848 }
 849
 850 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
 851                                const struct bpf_reg_state *reg,
 852                                int off, int size)
 853 {
 854         bool strict = env->strict_alignment;
 855
 856         switch (reg->type) {
 857         case PTR_TO_PACKET:
 858                 return check_pkt_ptr_alignment(reg, off, size, strict);
 859         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
 860                 return check_val_ptr_alignment(reg, size, strict);
 861         default:
 862                 if (off % size != 0) {
 863                         verbose("misaligned access off %d size %d\n",
 864                                 off, size);
 865                         return -EACCES;
 866                 }
 867
 868                 return 0;
 869         }
 870 }
 871
 872 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
 873  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
 874  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
 875  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
 876  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
 877  */
 878 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
 879                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
 880                             int value_regno)
 881 {
 882         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 883         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 884         int size, err = 0;
 885
 886         if (reg->type == PTR_TO_STACK)
 887                 off += reg->imm;
 888
 889         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
 890         if (size < 0)
 891                 return size;
 892
 893         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
 894         if (err)
 895                 return err;
 896
 897         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 898             reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ) {
 899                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 900                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 901                         verbose("R%d leaks addr into map\n", value_regno);
 902                         return -EACCES;
 903                 }
 904
 905                 if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ)
 906                         err = check_map_access_adj(env, regno, off, size);
 907                 else
 908                         err = check_map_access(env, regno, off, size);
 909                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 910                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 911                                                          value_regno);
 912
 913         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
 914                 enum bpf_reg_type reg_type = UNKNOWN_VALUE;
 915
 916                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 917                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 918                         verbose("R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
 919                         return -EACCES;
 920                 }
 921                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
 922                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
 923                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 924                                                          value_regno);
 925                         /* note that reg.[id|off|range] == 0 */
 926                         state->regs[value_regno].type = reg_type;
 927                         state->regs[value_regno].aux_off = 0;
 928                         state->regs[value_regno].aux_off_align = 0;
 929                 }
 930
 931         } else if (reg->type == FRAME_PTR || reg->type == PTR_TO_STACK) {
 932                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
 933                         verbose("invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
 934                         return -EACCES;
 935                 }
 936
 937                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
 938                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
 939
 940                 if (t == BPF_WRITE) {
 941                         if (!env->allow_ptr_leaks &&
 942                             state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off] == STACK_SPILL &&
 943                             size != BPF_REG_SIZE) {
 944                                 verbose("attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
 945                                 return -EACCES;
 946                         }
 947                         err = check_stack_write(state, off, size, value_regno);
 948                 } else {
 949                         err = check_stack_read(state, off, size, value_regno);
 950                 }
 951         } else if (state->regs[regno].type == PTR_TO_PACKET) {
 952                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
 953                         verbose("cannot write into packet\n");
 954                         return -EACCES;
 955                 }
 956                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 957                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 958                         verbose("R%d leaks addr into packet\n", value_regno);
 959                         return -EACCES;
 960                 }
 961                 err = check_packet_access(env, regno, off, size);
 962                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 963                         mark_reg_unknown_value_and_range(state->regs,
 964                                                          value_regno);
 965         } else {
 966                 verbose("R%d invalid mem access '%s'\n",
 967                         regno, reg_type_str[reg->type]);
 968                 return -EACCES;
 969         }
 970
 971         if (!err && size <= 2 && value_regno >= 0 && env->allow_ptr_leaks &&
 972             state->regs[value_regno].type == UNKNOWN_VALUE) {
 973                 /* 1 or 2 byte load zero-extends, determine the number of
 974                  * zero upper bits. Not doing it fo 4 byte load, since
 975                  * such values cannot be added to ptr_to_packet anyway.
 976                  */
 977                 state->regs[value_regno].imm = 64 - size * 8;
 978         }
 979         return err;
 980 }
 981
 982 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
 983 {
 984         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 985         int err;
 986
 987         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
 988             insn->imm != 0) {
 989                 verbose("BPF_XADD uses reserved fields\n");
 990                 return -EINVAL;
 991         }
 992
 993         /* check src1 operand */
 994         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
 995         if (err)
 996                 return err;
 997
 998         /* check src2 operand */
 999         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1000         if (err)
1001                 return err;
1002
1003         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1004                 verbose("R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1005                 return -EACCES;
1006         }
1007
1008         /* check whether atomic_add can read the memory */
1009         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1010                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1011         if (err)
1012                 return err;
1013
1014         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1015         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1016                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1017 }
1018
1019 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1020  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1021  * and all elements of stack are initialized
1022  */
1023 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1024                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1025                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1026 {
1027         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1028         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1029         int off, i;
1030
1031         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1032                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1033                     regs[regno].type == CONST_IMM &&
1034                     regs[regno].imm  == 0)
1035                         return 0;
1036
1037                 verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1038                         reg_type_str[regs[regno].type],
1039                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1040                 return -EACCES;
1041         }
1042
1043         off = regs[regno].imm;
1044         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1045             access_size <= 0) {
1046                 verbose("invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1047                         regno, off, access_size);
1048                 return -EACCES;
1049         }
1050
1051         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1052                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1053
1054         if (meta && meta->raw_mode) {
1055                 meta->access_size = access_size;
1056                 meta->regno = regno;
1057                 return 0;
1058         }
1059
1060         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1061                 if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] != STACK_MISC) {
1062                         verbose("invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1063                                 off, i, access_size);
1064                         return -EACCES;
1065                 }
1066         }
1067         return 0;
1068 }
1069
1070 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1071                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1072                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1073 {
1074         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1075
1076         switch (regs[regno].type) {
1077         case PTR_TO_PACKET:
1078                 return check_packet_access(env, regno, 0, access_size);
1079         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1080                 return check_map_access(env, regno, 0, access_size);
1081         case PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ:
1082                 return check_map_access_adj(env, regno, 0, access_size);
1083         default: /* const_imm|ptr_to_stack or invalid ptr */
1084                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1085                                             zero_size_allowed, meta);
1086         }
1087 }
1088
1089 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1090                           enum bpf_arg_type arg_type,
1091                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1092 {
1093         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1094         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1095         int err = 0;
1096
1097         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1098                 return 0;
1099
1100         if (type == NOT_INIT) {
1101                 verbose("R%d !read_ok\n", regno);
1102                 return -EACCES;
1103         }
1104
1105         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1106                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1107                         verbose("R%d leaks addr into helper function\n", regno);
1108                         return -EACCES;
1109                 }
1110                 return 0;
1111         }
1112
1113         if (type == PTR_TO_PACKET &&
1114             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1115                 verbose("helper access to the packet is not allowed\n");
1116                 return -EACCES;
1117         }
1118
1119         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1120             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1121                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1122                 if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
1123                         goto err_type;
1124         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1125                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1126                 expected_type = CONST_IMM;
1127                 /* One exception. Allow UNKNOWN_VALUE registers when the
1128                  * boundaries are known and don't cause unsafe memory accesses
1129                  */
1130                 if (type != UNKNOWN_VALUE && type != expected_type)
1131                         goto err_type;
1132         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1133                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1134                 if (type != expected_type)
1135                         goto err_type;
1136         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1137                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1138                 if (type != expected_type)
1139                         goto err_type;
1140         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1141                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1142                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1143                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1144                  * passed in as argument, it's a CONST_IMM type. Final test
1145                  * happens during stack boundary checking.
1146                  */
1147                 if (type == CONST_IMM && reg->imm == 0)
1148                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1149                 else if (type != PTR_TO_PACKET && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1150                          type != PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ && type != expected_type)
1151                         goto err_type;
1152                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1153         } else {
1154                 verbose("unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1155                 return -EFAULT;
1156         }
1157
1158         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1159                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1160                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1161         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1162                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1163                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1164                  * stack limits and initialized
1165                  */
1166                 if (!meta->map_ptr) {
1167                         /* in function declaration map_ptr must come before
1168                          * map_key, so that it's verified and known before
1169                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1170                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1171                          */
1172                         verbose("invalid map_ptr to access map->key\n");
1173                         return -EACCES;
1174                 }
1175                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1176                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1177                                                   meta->map_ptr->key_size);
1178                 else
1179                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1180                                                    meta->map_ptr->key_size,
1181                                                    false, NULL);
1182         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1183                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1184                  * check [value, value + map->value_size) validity
1185                  */
1186                 if (!meta->map_ptr) {
1187                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1188                         verbose("invalid map_ptr to access map->value\n");
1189                         return -EACCES;
1190                 }
1191                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1192                         err = check_packet_access(env, regno, 0,
1193                                                   meta->map_ptr->value_size);
1194                 else
1195                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1196                                                    meta->map_ptr->value_size,
1197                                                    false, NULL);
1198         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1199                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1200                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1201
1202                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1203                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1204                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1205                  */
1206                 if (regno == 0) {
1207                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1208                         verbose("ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1209                         return -EACCES;
1210                 }
1211
1212                 /* If the register is UNKNOWN_VALUE, the access check happens
1213                  * using its boundaries. Otherwise, just use its imm
1214                  */
1215                 if (type == UNKNOWN_VALUE) {
1216                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1217                          * mode so that the program is required to
1218                          * initialize all the memory that the helper could
1219                          * just partially fill up.
1220                          */
1221                         meta = NULL;
1222
1223                         if (reg->min_value < 0) {
1224                                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1225                                         regno);
1226                                 return -EACCES;
1227                         }
1228
1229                         if (reg->min_value == 0) {
1230                                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1231                                                               zero_size_allowed,
1232                                                               meta);
1233                                 if (err)
1234                                         return err;
1235                         }
1236
1237                         if (reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) {
1238                                 verbose("R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1239                                         regno);
1240                                 return -EACCES;
1241                         }
1242                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1243                                                       reg->max_value,
1244                                                       zero_size_allowed, meta);
1245                         if (err)
1246                                 return err;
1247                 } else {
1248                         /* register is CONST_IMM */
1249                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, reg->imm,
1250                                                       zero_size_allowed, meta);
1251                 }
1252         }
1253
1254         return err;
1255 err_type:
1256         verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1257                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1258         return -EACCES;
1259 }
1260
1261 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_map *map, int func_id)
1262 {
1263         if (!map)
1264                 return 0;
1265
1266         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1267         switch (map->map_type) {
1268         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1269                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1270                         goto error;
1271                 break;
1272         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1273                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1274                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output)
1275                         goto error;
1276                 break;
1277         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1278                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1279                         goto error;
1280                 break;
1281         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1282                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1283                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1284                         goto error;
1285                 break;
1286         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1287         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1288                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1289                         goto error;
1290         default:
1291                 break;
1292         }
1293
1294         /* ... and second from the function itself. */
1295         switch (func_id) {
1296         case BPF_FUNC_tail_call:
1297                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1298                         goto error;
1299                 break;
1300         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1301         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1302                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1303                         goto error;
1304                 break;
1305         case BPF_FUNC_get_stackid:
1306                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1307                         goto error;
1308                 break;
1309         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1310         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1311                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1312                         goto error;
1313                 break;
1314         default:
1315                 break;
1316         }
1317
1318         return 0;
1319 error:
1320         verbose("cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1321                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1322         return -EINVAL;
1323 }
1324
1325 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1326 {
1327         int count = 0;
1328
1329         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1330                 count++;
1331         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1332                 count++;
1333         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1334                 count++;
1335         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1336                 count++;
1337         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1338                 count++;
1339
1340         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1341 }
1342
1343 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1344 {
1345         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1346         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1347         int i;
1348
1349         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1350                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET ||
1351                     regs[i].type == PTR_TO_PACKET_END)
1352                         mark_reg_unknown_value(regs, i);
1353
1354         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1355                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
1356                         continue;
1357                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
1358                 if (reg->type != PTR_TO_PACKET &&
1359                     reg->type != PTR_TO_PACKET_END)
1360                         continue;
1361                 __mark_reg_unknown_value(state->spilled_regs,
1362                                          i / BPF_REG_SIZE);
1363         }
1364 }
1365
1366 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1367 {
1368         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1369         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1370         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1371         struct bpf_call_arg_meta meta;
1372         bool changes_data;
1373         int i, err;
1374
1375         /* find function prototype */
1376         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1377                 verbose("invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1378                 return -EINVAL;
1379         }
1380
1381         if (env->prog->aux->ops->get_func_proto)
1382                 fn = env->prog->aux->ops->get_func_proto(func_id);
1383
1384         if (!fn) {
1385                 verbose("unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1386                 return -EINVAL;
1387         }
1388
1389         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1390         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1391                 verbose("cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1392                 return -EINVAL;
1393         }
1394
1395         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1396
1397         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1398         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1399
1400         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1401          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1402          */
1403         err = check_raw_mode(fn);
1404         if (err) {
1405                 verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1406                         func_id_name(func_id), func_id);
1407                 return err;
1408         }
1409
1410         /* check args */
1411         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1412         if (err)
1413                 return err;
1414         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1415         if (err)
1416                 return err;
1417         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1418         if (err)
1419                 return err;
1420         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1421         if (err)
1422                 return err;
1423         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1424         if (err)
1425                 return err;
1426
1427         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1428          * is inferred from register state.
1429          */
1430         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1431                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1432                 if (err)
1433                         return err;
1434         }
1435
1436         /* reset caller saved regs */
1437         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++)
1438                 mark_reg_not_init(regs, caller_saved[i]);
1439
1440         /* update return register */
1441         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1442                 regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
1443         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1444                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1445         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1446                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1447
1448                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1449                 regs[BPF_REG_0].max_value = regs[BPF_REG_0].min_value = 0;
1450                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1451                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1452                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1453                  */
1454                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1455                         verbose("kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1456                         return -EINVAL;
1457                 }
1458                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1459                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1460                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1461                 if (!insn_aux->map_ptr)
1462                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1463                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1464                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1465         } else {
1466                 verbose("unknown return type %d of func %s#%d\n",
1467                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1468                 return -EINVAL;
1469         }
1470
1471         err = check_map_func_compatibility(meta.map_ptr, func_id);
1472         if (err)
1473                 return err;
1474
1475         if (changes_data)
1476                 clear_all_pkt_pointers(env);
1477         return 0;
1478 }
1479
1480 static int check_packet_ptr_add(struct bpf_verifier_env *env,
1481                                 struct bpf_insn *insn)
1482 {
1483         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1484         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1485         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1486         struct bpf_reg_state tmp_reg;
1487         s32 imm;
1488
1489         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1490                 /* pkt_ptr += imm */
1491                 imm = insn->imm;
1492
1493 add_imm:
1494                 if (imm < 0) {
1495                         verbose("addition of negative constant to packet pointer is not allowed\n");
1496                         return -EACCES;
1497                 }
1498                 if (imm >= MAX_PACKET_OFF ||
1499                     imm + dst_reg->off >= MAX_PACKET_OFF) {
1500                         verbose("constant %d is too large to add to packet pointer\n",
1501                                 imm);
1502                         return -EACCES;
1503                 }
1504                 /* a constant was added to pkt_ptr.
1505                  * Remember it while keeping the same 'id'
1506                  */
1507                 dst_reg->off += imm;
1508         } else {
1509                 bool had_id;
1510
1511                 if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1512                         /* R6=pkt(id=0,off=0,r=62) R7=imm22; r7 += r6 */
1513                         tmp_reg = *dst_reg;  /* save r7 state */
1514                         *dst_reg = *src_reg; /* copy pkt_ptr state r6 into r7 */
1515                         src_reg = &tmp_reg;  /* pretend it's src_reg state */
1516                         /* if the checks below reject it, the copy won't matter,
1517                          * since we're rejecting the whole program. If all ok,
1518                          * then imm22 state will be added to r7
1519                          * and r7 will be pkt(id=0,off=22,r=62) while
1520                          * r6 will stay as pkt(id=0,off=0,r=62)
1521                          */
1522                 }
1523
1524                 if (src_reg->type == CONST_IMM) {
1525                         /* pkt_ptr += reg where reg is known constant */
1526                         imm = src_reg->imm;
1527                         goto add_imm;
1528                 }
1529                 /* disallow pkt_ptr += reg
1530                  * if reg is not uknown_value with guaranteed zero upper bits
1531                  * otherwise pkt_ptr may overflow and addition will become
1532                  * subtraction which is not allowed
1533                  */
1534                 if (src_reg->type != UNKNOWN_VALUE) {
1535                         verbose("cannot add '%s' to ptr_to_packet\n",
1536                                 reg_type_str[src_reg->type]);
1537                         return -EACCES;
1538                 }
1539                 if (src_reg->imm < 48) {
1540                         verbose("cannot add integer value with %lld upper zero bits to ptr_to_packet\n",
1541                                 src_reg->imm);
1542                         return -EACCES;
1543                 }
1544
1545                 had_id = (dst_reg->id != 0);
1546
1547                 /* dst_reg stays as pkt_ptr type and since some positive
1548                  * integer value was added to the pointer, increment its 'id'
1549                  */
1550                 dst_reg->id = ++env->id_gen;
1551
1552                 /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1553                 dst_reg->aux_off += dst_reg->off;
1554                 dst_reg->off = 0;
1555                 dst_reg->range = 0;
1556                 if (had_id)
1557                         dst_reg->aux_off_align = min(dst_reg->aux_off_align,
1558                                                      src_reg->min_align);
1559                 else
1560                         dst_reg->aux_off_align = src_reg->min_align;
1561         }
1562         return 0;
1563 }
1564
1565 static int evaluate_reg_alu(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1566 {
1567         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1568         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1569         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1570         s64 imm_log2;
1571
1572         /* for type == UNKNOWN_VALUE:
1573          * imm > 0 -> number of zero upper bits
1574          * imm == 0 -> don't track which is the same as all bits can be non-zero
1575          */
1576
1577         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1578                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1579
1580                 if (src_reg->type == UNKNOWN_VALUE && src_reg->imm > 0 &&
1581                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1582                         /* dreg += sreg
1583                          * where both have zero upper bits. Adding them
1584                          * can only result making one more bit non-zero
1585                          * in the larger value.
1586                          * Ex. 0xffff (imm=48) + 1 (imm=63) = 0x10000 (imm=47)
1587                          *     0xffff (imm=48) + 0xffff = 0x1fffe (imm=47)
1588                          */
1589                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, src_reg->imm);
1590                         dst_reg->imm--;
1591                         return 0;
1592                 }
1593                 if (src_reg->type == CONST_IMM && src_reg->imm > 0 &&
1594                     dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1595                         /* dreg += sreg
1596                          * where dreg has zero upper bits and sreg is const.
1597                          * Adding them can only result making one more bit
1598                          * non-zero in the larger value.
1599                          */
1600                         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)src_reg->imm);
1601                         dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1602                         dst_reg->imm--;
1603                         return 0;
1604                 }
1605                 /* all other cases non supported yet, just mark dst_reg */
1606                 dst_reg->imm = 0;
1607                 return 0;
1608         }
1609
1610         /* sign extend 32-bit imm into 64-bit to make sure that
1611          * negative values occupy bit 63. Note ilog2() would have
1612          * been incorrect, since sizeof(insn->imm) == 4
1613          */
1614         imm_log2 = __ilog2_u64((long long)insn->imm);
1615
1616         if (dst_reg->imm && opcode == BPF_LSH) {
1617                 /* reg <<= imm
1618                  * if reg was a result of 2 byte load, then its imm == 48
1619                  * which means that upper 48 bits are zero and shifting this reg
1620                  * left by 4 would mean that upper 44 bits are still zero
1621                  */
1622                 dst_reg->imm -= insn->imm;
1623         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_MUL) {
1624                 /* reg *= imm
1625                  * if multiplying by 14 subtract 4
1626                  * This is conservative calculation of upper zero bits.
1627                  * It's not trying to special case insn->imm == 1 or 0 cases
1628                  */
1629                 dst_reg->imm -= imm_log2 + 1;
1630         } else if (opcode == BPF_AND) {
1631                 /* reg &= imm */
1632                 dst_reg->imm = 63 - imm_log2;
1633         } else if (dst_reg->imm && opcode == BPF_ADD) {
1634                 /* reg += imm */
1635                 dst_reg->imm = min(dst_reg->imm, 63 - imm_log2);
1636                 dst_reg->imm--;
1637         } else if (opcode == BPF_RSH) {
1638                 /* reg >>= imm
1639                  * which means that after right shift, upper bits will be zero
1640                  * note that verifier already checked that
1641                  * 0 <= imm < 64 for shift insn
1642                  */
1643                 dst_reg->imm += insn->imm;
1644                 if (unlikely(dst_reg->imm > 64))
1645                         /* some dumb code did:
1646                          * r2 = *(u32 *)mem;
1647                          * r2 >>= 32;
1648                          * and all bits are zero now */
1649                         dst_reg->imm = 64;
1650         } else {
1651                 /* all other alu ops, means that we don't know what will
1652                  * happen to the value, mark it with unknown number of zero bits
1653                  */
1654                 dst_reg->imm = 0;
1655         }
1656
1657         if (dst_reg->imm < 0) {
1658                 /* all 64 bits of the register can contain non-zero bits
1659                  * and such value cannot be added to ptr_to_packet, since it
1660                  * may overflow, mark it as unknown to avoid further eval
1661                  */
1662                 dst_reg->imm = 0;
1663         }
1664         return 0;
1665 }
1666
1667 static int evaluate_reg_imm_alu_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1668                                         struct bpf_insn *insn)
1669 {
1670         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1671         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1672         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1673         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1674         s64 imm_log2 = __ilog2_u64((long long)dst_reg->imm);
1675
1676         /* BPF_X code with src_reg->type UNKNOWN_VALUE here. */
1677         if (src_reg->imm > 0 && dst_reg->imm) {
1678                 switch (opcode) {
1679                 case BPF_ADD:
1680                         /* dreg += sreg
1681                          * where both have zero upper bits. Adding them
1682                          * can only result making one more bit non-zero
1683                          * in the larger value.
1684                          * Ex. 0xffff (imm=48) + 1 (imm=63) = 0x10000 (imm=47)
1685                          *     0xffff (imm=48) + 0xffff = 0x1fffe (imm=47)
1686                          */
1687                         dst_reg->imm = min(src_reg->imm, 63 - imm_log2);
1688                         dst_reg->imm--;
1689                         break;
1690                 case BPF_AND:
1691                         /* dreg &= sreg
1692                          * AND can not extend zero bits only shrink
1693                          * Ex.  0x00..00ffffff
1694                          *    & 0x0f..ffffffff
1695                          *     ----------------
1696                          *      0x00..00ffffff
1697                          */
1698                         dst_reg->imm = max(src_reg->imm, 63 - imm_log2);
1699                         break;
1700                 case BPF_OR:
1701                         /* dreg |= sreg
1702                          * OR can only extend zero bits
1703                          * Ex.  0x00..00ffffff
1704                          *    | 0x0f..ffffffff
1705                          *     ----------------
1706                          *      0x0f..00ffffff
1707                          */
1708                         dst_reg->imm = min(src_reg->imm, 63 - imm_log2);
1709                         break;
1710                 case BPF_SUB:
1711                 case BPF_MUL:
1712                 case BPF_RSH:
1713                 case BPF_LSH:
1714                         /* These may be flushed out later */
1715                 default:
1716                         mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1717                 }
1718         } else {
1719                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1720         }
1721
1722         dst_reg->type = UNKNOWN_VALUE;
1723         return 0;
1724 }
1725
1726 static int evaluate_reg_imm_alu(struct bpf_verifier_env *env,
1727                                 struct bpf_insn *insn)
1728 {
1729         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1730         struct bpf_reg_state *dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1731         struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
1732         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1733         u64 dst_imm = dst_reg->imm;
1734
1735         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && src_reg->type == UNKNOWN_VALUE)
1736                 return evaluate_reg_imm_alu_unknown(env, insn);
1737
1738         /* dst_reg->type == CONST_IMM here. Simulate execution of insns
1739          * containing ALU ops. Don't care about overflow or negative
1740          * values, just add/sub/... them; registers are in u64.
1741          */
1742         if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1743                 dst_imm += insn->imm;
1744         } else if (opcode == BPF_ADD && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1745                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1746                 dst_imm += src_reg->imm;
1747         } else if (opcode == BPF_SUB && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1748                 dst_imm -= insn->imm;
1749         } else if (opcode == BPF_SUB && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1750                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1751                 dst_imm -= src_reg->imm;
1752         } else if (opcode == BPF_MUL && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1753                 dst_imm *= insn->imm;
1754         } else if (opcode == BPF_MUL && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1755                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1756                 dst_imm *= src_reg->imm;
1757         } else if (opcode == BPF_OR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1758                 dst_imm |= insn->imm;
1759         } else if (opcode == BPF_OR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1760                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1761                 dst_imm |= src_reg->imm;
1762         } else if (opcode == BPF_AND && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1763                 dst_imm &= insn->imm;
1764         } else if (opcode == BPF_AND && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1765                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1766                 dst_imm &= src_reg->imm;
1767         } else if (opcode == BPF_RSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1768                 dst_imm >>= insn->imm;
1769         } else if (opcode == BPF_RSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1770                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1771                 dst_imm >>= src_reg->imm;
1772         } else if (opcode == BPF_LSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1773                 dst_imm <<= insn->imm;
1774         } else if (opcode == BPF_LSH && BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1775                    src_reg->type == CONST_IMM) {
1776                 dst_imm <<= src_reg->imm;
1777         } else {
1778                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
1779                 goto out;
1780         }
1781
1782         dst_reg->imm = dst_imm;
1783 out:
1784         return 0;
1785 }
1786
1787 static void check_reg_overflow(struct bpf_reg_state *reg)
1788 {
1789         if (reg->max_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1790                 reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1791         if (reg->min_value < BPF_REGISTER_MIN_RANGE ||
1792             reg->min_value > BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1793                 reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1794 }
1795
1796 static u32 calc_align(u32 imm)
1797 {
1798         if (!imm)
1799                 return 1U << 31;
1800         return imm - ((imm - 1) & imm);
1801 }
1802
1803 static void adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1804                                     struct bpf_insn *insn)
1805 {
1806         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1807         s64 min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1808         u64 max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1809         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1810         u32 dst_align, src_align;
1811
1812         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
1813         src_align = 0;
1814         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1815                 check_reg_overflow(&regs[insn->src_reg]);
1816                 min_val = regs[insn->src_reg].min_value;
1817                 max_val = regs[insn->src_reg].max_value;
1818
1819                 /* If the source register is a random pointer then the
1820                  * min_value/max_value values represent the range of the known
1821                  * accesses into that value, not the actual min/max value of the
1822                  * register itself.  In this case we have to reset the reg range
1823                  * values so we know it is not safe to look at.
1824                  */
1825                 if (regs[insn->src_reg].type != CONST_IMM &&
1826                     regs[insn->src_reg].type != UNKNOWN_VALUE) {
1827                         min_val = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1828                         max_val = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1829                         src_align = 0;
1830                 } else {
1831                         src_align = regs[insn->src_reg].min_align;
1832                 }
1833         } else if (insn->imm < BPF_REGISTER_MAX_RANGE &&
1834                    (s64)insn->imm > BPF_REGISTER_MIN_RANGE) {
1835                 min_val = max_val = insn->imm;
1836                 src_align = calc_align(insn->imm);
1837         }
1838
1839         dst_align = dst_reg->min_align;
1840
1841         /* We don't know anything about what was done to this register, mark it
1842          * as unknown. Also, if both derived bounds came from signed/unsigned
1843          * mixed compares and one side is unbounded, we cannot really do anything
1844          * with them as boundaries cannot be trusted. Thus, arithmetic of two
1845          * regs of such kind will get invalidated bounds on the dst side.
1846          */
1847         if ((min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1848              max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) ||
1849             (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1850              ((min_val != BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1851                max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) ||
1852               (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1853                max_val != BPF_REGISTER_MAX_RANGE) ||
1854               (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1855                dst_reg->max_value == BPF_REGISTER_MAX_RANGE) ||
1856               (dst_reg->min_value == BPF_REGISTER_MIN_RANGE &&
1857                dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)) &&
1858              regs[insn->dst_reg].value_from_signed !=
1859              regs[insn->src_reg].value_from_signed)) {
1860                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1861                 return;
1862         }
1863
1864         /* If one of our values was at the end of our ranges then we can't just
1865          * do our normal operations to the register, we need to set the values
1866          * to the min/max since they are undefined.
1867          */
1868         if (min_val == BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1869                 dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1870         if (max_val == BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1871                 dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1872
1873         switch (opcode) {
1874         case BPF_ADD:
1875                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1876                         dst_reg->min_value += min_val;
1877                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1878                         dst_reg->max_value += max_val;
1879                 dst_reg->min_align = min(src_align, dst_align);
1880                 break;
1881         case BPF_SUB:
1882                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1883                         dst_reg->min_value -= min_val;
1884                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1885                         dst_reg->max_value -= max_val;
1886                 dst_reg->min_align = min(src_align, dst_align);
1887                 break;
1888         case BPF_MUL:
1889                 if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1890                         dst_reg->min_value *= min_val;
1891                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1892                         dst_reg->max_value *= max_val;
1893                 dst_reg->min_align = max(src_align, dst_align);
1894                 break;
1895         case BPF_AND:
1896                 /* Disallow AND'ing of negative numbers, ain't nobody got time
1897                  * for that.  Otherwise the minimum is 0 and the max is the max
1898                  * value we could AND against.
1899                  */
1900                 if (min_val < 0)
1901                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1902                 else
1903                         dst_reg->min_value = 0;
1904                 dst_reg->max_value = max_val;
1905                 dst_reg->min_align = max(src_align, dst_align);
1906                 break;
1907         case BPF_LSH:
1908                 /* Gotta have special overflow logic here, if we're shifting
1909                  * more than MAX_RANGE then just assume we have an invalid
1910                  * range.
1911                  */
1912                 if (min_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE)) {
1913                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1914                         dst_reg->min_align = 1;
1915                 } else {
1916                         if (dst_reg->min_value != BPF_REGISTER_MIN_RANGE)
1917                                 dst_reg->min_value <<= min_val;
1918                         if (!dst_reg->min_align)
1919                                 dst_reg->min_align = 1;
1920                         dst_reg->min_align <<= min_val;
1921                 }
1922                 if (max_val > ilog2(BPF_REGISTER_MAX_RANGE))
1923                         dst_reg->max_value = BPF_REGISTER_MAX_RANGE;
1924                 else if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1925                         dst_reg->max_value <<= max_val;
1926                 break;
1927         case BPF_RSH:
1928                 /* RSH by a negative number is undefined, and the BPF_RSH is an
1929                  * unsigned shift, so make the appropriate casts.
1930                  */
1931                 if (min_val < 0 || dst_reg->min_value < 0) {
1932                         dst_reg->min_value = BPF_REGISTER_MIN_RANGE;
1933                 } else {
1934                         dst_reg->min_value =
1935                                 (u64)(dst_reg->min_value) >> min_val;
1936                 }
1937                 if (min_val < 0) {
1938                         dst_reg->min_align = 1;
1939                 } else {
1940                         dst_reg->min_align >>= (u64) min_val;
1941                         if (!dst_reg->min_align)
1942                                 dst_reg->min_align = 1;
1943                 }
1944                 if (dst_reg->max_value != BPF_REGISTER_MAX_RANGE)
1945                         dst_reg->max_value >>= max_val;
1946                 break;
1947         default:
1948                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
1949                 break;
1950         }
1951
1952         check_reg_overflow(dst_reg);
1953 }
1954
1955 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
1956 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1957 {
1958         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1959         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1960         int err;
1961
1962         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
1963                 if (opcode == BPF_NEG) {
1964                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
1965                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
1966                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
1967                                 verbose("BPF_NEG uses reserved fields\n");
1968                                 return -EINVAL;
1969                         }
1970                 } else {
1971                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
1972                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64)) {
1973                                 verbose("BPF_END uses reserved fields\n");
1974                                 return -EINVAL;
1975                         }
1976                 }
1977
1978                 /* check src operand */
1979                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1980                 if (err)
1981                         return err;
1982
1983                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1984                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1985                                 insn->dst_reg);
1986                         return -EACCES;
1987                 }
1988
1989                 /* check dest operand */
1990                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1991                 if (err)
1992                         return err;
1993
1994         } else if (opcode == BPF_MOV) {
1995
1996                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1997                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1998                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1999                                 return -EINVAL;
2000                         }
2001
2002                         /* check src operand */
2003                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2004                         if (err)
2005                                 return err;
2006                 } else {
2007                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2008                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
2009                                 return -EINVAL;
2010                         }
2011                 }
2012
2013                 /* check dest operand */
2014                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
2015                 if (err)
2016                         return err;
2017
2018                 /* we are setting our register to something new, we need to
2019                  * reset its range values.
2020                  */
2021                 reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
2022
2023                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2024                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2025                                 /* case: R1 = R2
2026                                  * copy register state to dest reg
2027                                  */
2028                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2029                         } else {
2030                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2031                                         verbose("R%d partial copy of pointer\n",
2032                                                 insn->src_reg);
2033                                         return -EACCES;
2034                                 }
2035                                 mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
2036                         }
2037                 } else {
2038                         /* case: R = imm
2039                          * remember the value we stored into this reg
2040                          */
2041                         regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
2042                         regs[insn->dst_reg].imm = insn->imm;
2043                         regs[insn->dst_reg].id = 0;
2044                         regs[insn->dst_reg].max_value = insn->imm;
2045                         regs[insn->dst_reg].min_value = insn->imm;
2046                         regs[insn->dst_reg].min_align = calc_align(insn->imm);
2047                         regs[insn->dst_reg].value_from_signed = false;
2048                 }
2049
2050         } else if (opcode > BPF_END) {
2051                 verbose("invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2052                 return -EINVAL;
2053
2054         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2055
2056                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2057                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2058                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
2059                                 return -EINVAL;
2060                         }
2061                         /* check src1 operand */
2062                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2063                         if (err)
2064                                 return err;
2065                 } else {
2066                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2067                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
2068                                 return -EINVAL;
2069                         }
2070                 }
2071
2072                 /* check src2 operand */
2073                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2074                 if (err)
2075                         return err;
2076
2077                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2078                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2079                         verbose("div by zero\n");
2080                         return -EINVAL;
2081                 }
2082
2083                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2084                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2085                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2086
2087                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2088                                 verbose("invalid shift %d\n", insn->imm);
2089                                 return -EINVAL;
2090                         }
2091                 }
2092
2093                 /* check dest operand */
2094                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2095                 if (err)
2096                         return err;
2097
2098                 dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2099
2100                 /* first we want to adjust our ranges. */
2101                 adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2102
2103                 /* pattern match 'bpf_add Rx, imm' instruction */
2104                 if (opcode == BPF_ADD && BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2105                     dst_reg->type == FRAME_PTR && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2106                         dst_reg->type = PTR_TO_STACK;
2107                         dst_reg->imm = insn->imm;
2108                         return 0;
2109                 } else if (opcode == BPF_ADD &&
2110                            BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2111                            dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
2112                            ((BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
2113                              regs[insn->src_reg].type == CONST_IMM) ||
2114                             BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)) {
2115                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
2116                                 dst_reg->imm += regs[insn->src_reg].imm;
2117                         else
2118                                 dst_reg->imm += insn->imm;
2119                         return 0;
2120                 } else if (opcode == BPF_ADD &&
2121                            BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2122                            (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET ||
2123                             (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
2124                              regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET))) {
2125                         /* ptr_to_packet += K|X */
2126                         return check_packet_ptr_add(env, insn);
2127                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2128                            dst_reg->type == UNKNOWN_VALUE &&
2129                            env->allow_ptr_leaks) {
2130                         /* unknown += K|X */
2131                         return evaluate_reg_alu(env, insn);
2132                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
2133                            dst_reg->type == CONST_IMM &&
2134                            env->allow_ptr_leaks) {
2135                         /* reg_imm += K|X */
2136                         return evaluate_reg_imm_alu(env, insn);
2137                 } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2138                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2139                                 insn->dst_reg);
2140                         return -EACCES;
2141                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
2142                            is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2143                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2144                                 insn->src_reg);
2145                         return -EACCES;
2146                 }
2147
2148                 /* If we did pointer math on a map value then just set it to our
2149                  * PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ type so we can deal with any stores or
2150                  * loads to this register appropriately, otherwise just mark the
2151                  * register as unknown.
2152                  */
2153                 if (env->allow_ptr_leaks &&
2154                     BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 && opcode == BPF_ADD &&
2155                     (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
2156                      dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ))
2157                         dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ;
2158                 else
2159                         mark_reg_unknown_value(regs, insn->dst_reg);
2160         }
2161
2162         return 0;
2163 }
2164
2165 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2166                                    struct bpf_reg_state *dst_reg)
2167 {
2168         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2169         int i;
2170
2171         /* LLVM can generate two kind of checks:
2172          *
2173          * Type 1:
2174          *
2175          *   r2 = r3;
2176          *   r2 += 8;
2177          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2178          *   <access okay>
2179          *
2180          *   Where:
2181          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2182          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2183          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2184          *
2185          * Type 2:
2186          *
2187          *   r2 = r3;
2188          *   r2 += 8;
2189          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2190          *   <handle exception>
2191          *
2192          *   Where:
2193          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2194          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2195          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2196          *
2197          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2198          * so that range of bytes [r3, r3 + 8) is safe to access.
2199          */
2200
2201         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2202                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET && regs[i].id == dst_reg->id)
2203                         /* keep the maximum range already checked */
2204                         regs[i].range = max(regs[i].range, dst_reg->off);
2205
2206         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2207                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2208                         continue;
2209                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
2210                 if (reg->type == PTR_TO_PACKET && reg->id == dst_reg->id)
2211                         reg->range = max(reg->range, dst_reg->off);
2212         }
2213 }
2214
2215 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2216  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2217  * simply doing a BPF_K check.
2218  */
2219 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2220                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2221                             u8 opcode)
2222 {
2223         bool value_from_signed = true;
2224         bool is_range = true;
2225
2226         switch (opcode) {
2227         case BPF_JEQ:
2228                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2229                  * true then we know for sure.
2230                  */
2231                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
2232                 is_range = false;
2233                 break;
2234         case BPF_JNE:
2235                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2236                  * we know the value for sure;
2237                  */
2238                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
2239                 is_range = false;
2240                 break;
2241         case BPF_JGT:
2242                 value_from_signed = false;
2243                 /* fallthrough */
2244         case BPF_JSGT:
2245                 if (true_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2246                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2247                 if (false_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2248                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2249                 if (opcode == BPF_JGT) {
2250                         /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2251                         false_reg->min_value = 0;
2252                 }
2253                 /* If this is false then we know the maximum val is val,
2254                  * otherwise we know the min val is val+1.
2255                  */
2256                 false_reg->max_value = val;
2257                 false_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2258                 true_reg->min_value = val + 1;
2259                 true_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2260                 break;
2261         case BPF_JGE:
2262                 value_from_signed = false;
2263                 /* fallthrough */
2264         case BPF_JSGE:
2265                 if (true_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2266                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2267                 if (false_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2268                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2269                 if (opcode == BPF_JGE) {
2270                         /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2271                         false_reg->min_value = 0;
2272                 }
2273                 /* If this is false then we know the maximum value is val - 1,
2274                  * otherwise we know the mimimum value is val.
2275                  */
2276                 false_reg->max_value = val - 1;
2277                 false_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2278                 true_reg->min_value = val;
2279                 true_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2280                 break;
2281         default:
2282                 break;
2283         }
2284
2285         check_reg_overflow(false_reg);
2286         check_reg_overflow(true_reg);
2287         if (is_range) {
2288                 if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2289                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2290                 if (__is_pointer_value(false, true_reg))
2291                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2292         }
2293 }
2294
2295 /* Same as above, but for the case that dst_reg is a CONST_IMM reg and src_reg
2296  * is the variable reg.
2297  */
2298 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2299                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2300                                 u8 opcode)
2301 {
2302         bool value_from_signed = true;
2303         bool is_range = true;
2304
2305         switch (opcode) {
2306         case BPF_JEQ:
2307                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2308                  * true then we know for sure.
2309                  */
2310                 true_reg->max_value = true_reg->min_value = val;
2311                 is_range = false;
2312                 break;
2313         case BPF_JNE:
2314                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2315                  * we know the value for sure;
2316                  */
2317                 false_reg->max_value = false_reg->min_value = val;
2318                 is_range = false;
2319                 break;
2320         case BPF_JGT:
2321                 value_from_signed = false;
2322                 /* fallthrough */
2323         case BPF_JSGT:
2324                 if (true_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2325                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2326                 if (false_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2327                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2328                 if (opcode == BPF_JGT) {
2329                         /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2330                         true_reg->min_value = 0;
2331                 }
2332                 /*
2333                  * If this is false, then the val is <= the register, if it is
2334                  * true the register <= to the val.
2335                  */
2336                 false_reg->min_value = val;
2337                 false_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2338                 true_reg->max_value = val - 1;
2339                 true_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2340                 break;
2341         case BPF_JGE:
2342                 value_from_signed = false;
2343                 /* fallthrough */
2344         case BPF_JSGE:
2345                 if (true_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2346                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2347                 if (false_reg->value_from_signed != value_from_signed)
2348                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2349                 if (opcode == BPF_JGE) {
2350                         /* Unsigned comparison, the minimum value is 0. */
2351                         true_reg->min_value = 0;
2352                 }
2353                 /* If this is false then constant < register, if it is true then
2354                  * the register < constant.
2355                  */
2356                 false_reg->min_value = val + 1;
2357                 false_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2358                 true_reg->max_value = val;
2359                 true_reg->value_from_signed = value_from_signed;
2360                 break;
2361         default:
2362                 break;
2363         }
2364
2365         check_reg_overflow(false_reg);
2366         check_reg_overflow(true_reg);
2367         if (is_range) {
2368                 if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2369                         reset_reg_range_values(false_reg, 0);
2370                 if (__is_pointer_value(false, true_reg))
2371                         reset_reg_range_values(true_reg, 0);
2372         }
2373 }
2374
2375 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2376                          enum bpf_reg_type type)
2377 {
2378         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2379
2380         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2381                 if (type == UNKNOWN_VALUE) {
2382                         __mark_reg_unknown_value(regs, regno);
2383                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2384                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2385                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2386                 } else {
2387                         reg->type = type;
2388                 }
2389                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2390                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2391                  * to take effect.
2392                  */
2393                 reg->id = 0;
2394         }
2395 }
2396
2397 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2398  * be folded together at some point.
2399  */
2400 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2401                           enum bpf_reg_type type)
2402 {
2403         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2404         u32 id = regs[regno].id;
2405         int i;
2406
2407         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2408                 mark_map_reg(regs, i, id, type);
2409
2410         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2411                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2412                         continue;
2413                 mark_map_reg(state->spilled_regs, i / BPF_REG_SIZE, id, type);
2414         }
2415 }
2416
2417 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2418                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2419 {
2420         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = &env->cur_state;
2421         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2422         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2423         int err;
2424
2425         if (opcode > BPF_EXIT) {
2426                 verbose("invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2427                 return -EINVAL;
2428         }
2429
2430         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2431                 if (insn->imm != 0) {
2432                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2433                         return -EINVAL;
2434                 }
2435
2436                 /* check src1 operand */
2437                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2438                 if (err)
2439                         return err;
2440
2441                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2442                         verbose("R%d pointer comparison prohibited\n",
2443                                 insn->src_reg);
2444                         return -EACCES;
2445                 }
2446         } else {
2447                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2448                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2449                         return -EINVAL;
2450                 }
2451         }
2452
2453         /* check src2 operand */
2454         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
2455         if (err)
2456                 return err;
2457
2458         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2459
2460         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2461         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2462             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2463             dst_reg->type == CONST_IMM && dst_reg->imm == insn->imm) {
2464                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2465                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2466                          * only follow the goto, ignore fall-through
2467                          */
2468                         *insn_idx += insn->off;
2469                         return 0;
2470                 } else {
2471                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2472                          * only follow fall-through branch, since
2473                          * that's where the program will go
2474                          */
2475                         return 0;
2476                 }
2477         }
2478
2479         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2480         if (!other_branch)
2481                 return -EFAULT;
2482
2483         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2484          * our min/max values for our dst register.
2485          */
2486         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2487                 if (regs[insn->src_reg].type == CONST_IMM)
2488                         reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2489                                         dst_reg, regs[insn->src_reg].imm,
2490                                         opcode);
2491                 else if (dst_reg->type == CONST_IMM)
2492                         reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2493                                             &regs[insn->src_reg], dst_reg->imm,
2494                                             opcode);
2495         } else {
2496                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2497                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2498         }
2499
2500         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2501         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2502             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2503             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2504                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2505                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2506                  */
2507                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg,
2508                               opcode == BPF_JEQ ? PTR_TO_MAP_VALUE : UNKNOWN_VALUE);
2509                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg,
2510                               opcode == BPF_JEQ ? UNKNOWN_VALUE : PTR_TO_MAP_VALUE);
2511         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2512                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2513                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2514                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg);
2515         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2516                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2517                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2518                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg]);
2519         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2520                 verbose("R%d pointer comparison prohibited\n", insn->dst_reg);
2521                 return -EACCES;
2522         }
2523         if (log_level)
2524                 print_verifier_state(this_branch);
2525         return 0;
2526 }
2527
2528 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2529 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
2530 {
2531         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
2532
2533         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
2534 }
2535
2536 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
2537 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2538 {
2539         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2540         int err;
2541
2542         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2543                 verbose("invalid BPF_LD_IMM insn\n");
2544                 return -EINVAL;
2545         }
2546         if (insn->off != 0) {
2547                 verbose("BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
2548                 return -EINVAL;
2549         }
2550
2551         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
2552         if (err)
2553                 return err;
2554
2555         if (insn->src_reg == 0) {
2556                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
2557
2558                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
2559                 regs[insn->dst_reg].imm = imm;
2560                 regs[insn->dst_reg].id = 0;
2561                 return 0;
2562         }
2563
2564         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
2565         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
2566
2567         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
2568         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
2569         return 0;
2570 }
2571
2572 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
2573 {
2574         switch (type) {
2575         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
2576         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2577         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2578                 return true;
2579         default:
2580                 return false;
2581         }
2582 }
2583
2584 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
2585  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
2586  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
2587  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
2588  *
2589  * Implicit input:
2590  *   ctx == skb == R6 == CTX
2591  *
2592  * Explicit input:
2593  *   SRC == any register
2594  *   IMM == 32-bit immediate
2595  *
2596  * Output:
2597  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
2598  */
2599 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2600 {
2601         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2602         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2603         int i, err;
2604
2605         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
2606                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
2607                 return -EINVAL;
2608         }
2609
2610         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2611             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
2612             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
2613                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
2614                 return -EINVAL;
2615         }
2616
2617         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
2618         err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_6, SRC_OP);
2619         if (err)
2620                 return err;
2621
2622         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
2623                 verbose("at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
2624                 return -EINVAL;
2625         }
2626
2627         if (mode == BPF_IND) {
2628                 /* check explicit source operand */
2629                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
2630                 if (err)
2631                         return err;
2632         }
2633
2634         /* reset caller saved regs to unreadable */
2635         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++)
2636                 mark_reg_not_init(regs, caller_saved[i]);
2637
2638         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
2639          * the value fetched from the packet
2640          */
2641         regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
2642         return 0;
2643 }
2644
2645 /* non-recursive DFS pseudo code
2646  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
2647  * 2      label v as discovered
2648  * 3      let S be a stack
2649  * 4      S.push(v)
2650  * 5      while S is not empty
2651  * 6            t <- S.pop()
2652  * 7            if t is what we're looking for:
2653  * 8                return t
2654  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
2655  * 10               if edge e is already labelled
2656  * 11                   continue with the next edge
2657  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
2658  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
2659  * 14                   label e as tree-edge
2660  * 15                   label w as discovered
2661  * 16                   S.push(w)
2662  * 17                   continue at 5
2663  * 18               else if vertex w is discovered
2664  * 19                   label e as back-edge
2665  * 20               else
2666  * 21                   // vertex w is explored
2667  * 22                   label e as forward- or cross-edge
2668  * 23           label t as explored
2669  * 24           S.pop()
2670  *
2671  * convention:
2672  * 0x10 - discovered
2673  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
2674  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
2675  * 0x20 - explored
2676  */
2677
2678 enum {
2679         DISCOVERED = 0x10,
2680         EXPLORED = 0x20,
2681         FALLTHROUGH = 1,
2682         BRANCH = 2,
2683 };
2684
2685 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
2686
2687 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
2688 static int cur_stack;   /* current stack index */
2689 static int *insn_state;
2690
2691 /* t, w, e - match pseudo-code above:
2692  * t - index of current instruction
2693  * w - next instruction
2694  * e - edge
2695  */
2696 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
2697 {
2698         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
2699                 return 0;
2700
2701         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
2702                 return 0;
2703
2704         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
2705                 verbose("jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
2706                 return -EINVAL;
2707         }
2708
2709         if (e == BRANCH)
2710                 /* mark branch target for state pruning */
2711                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
2712
2713         if (insn_state[w] == 0) {
2714                 /* tree-edge */
2715                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2716                 insn_state[w] = DISCOVERED;
2717                 if (cur_stack >= env->prog->len)
2718                         return -E2BIG;
2719                 insn_stack[cur_stack++] = w;
2720                 return 1;
2721         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
2722                 verbose("back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
2723                 return -EINVAL;
2724         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
2725                 /* forward- or cross-edge */
2726                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
2727         } else {
2728                 verbose("insn state internal bug\n");
2729                 return -EFAULT;
2730         }
2731         return 0;
2732 }
2733
2734 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
2735  * loop == back-edge in directed graph
2736  */
2737 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
2738 {
2739         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
2740         int insn_cnt = env->prog->len;
2741         int ret = 0;
2742         int i, t;
2743
2744         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2745         if (!insn_state)
2746                 return -ENOMEM;
2747
2748         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
2749         if (!insn_stack) {
2750                 kfree(insn_state);
2751                 return -ENOMEM;
2752         }
2753
2754         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
2755         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
2756         cur_stack = 1;
2757
2758 peek_stack:
2759         if (cur_stack == 0)
2760                 goto check_state;
2761         t = insn_stack[cur_stack - 1];
2762
2763         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
2764                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
2765
2766                 if (opcode == BPF_EXIT) {
2767                         goto mark_explored;
2768                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
2769                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2770                         if (ret == 1)
2771                                 goto peek_stack;
2772                         else if (ret < 0)
2773                                 goto err_free;
2774                         if (t + 1 < insn_cnt)
2775                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2776                 } else if (opcode == BPF_JA) {
2777                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
2778                                 ret = -EINVAL;
2779                                 goto err_free;
2780                         }
2781                         /* unconditional jump with single edge */
2782                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
2783                                         FALLTHROUGH, env);
2784                         if (ret == 1)
2785                                 goto peek_stack;
2786                         else if (ret < 0)
2787                                 goto err_free;
2788                         /* tell verifier to check for equivalent states
2789                          * after every call and jump
2790                          */
2791                         if (t + 1 < insn_cnt)
2792                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
2793                 } else {
2794                         /* conditional jump with two edges */
2795                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
2796                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2797                         if (ret == 1)
2798                                 goto peek_stack;
2799                         else if (ret < 0)
2800                                 goto err_free;
2801
2802                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
2803                         if (ret == 1)
2804                                 goto peek_stack;
2805                         else if (ret < 0)
2806                                 goto err_free;
2807                 }
2808         } else {
2809                 /* all other non-branch instructions with single
2810                  * fall-through edge
2811                  */
2812                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
2813                 if (ret == 1)
2814                         goto peek_stack;
2815                 else if (ret < 0)
2816                         goto err_free;
2817         }
2818
2819 mark_explored:
2820         insn_state[t] = EXPLORED;
2821         if (cur_stack-- <= 0) {
2822                 verbose("pop stack internal bug\n");
2823                 ret = -EFAULT;
2824                 goto err_free;
2825         }
2826         goto peek_stack;
2827
2828 check_state:
2829         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
2830                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
2831                         verbose("unreachable insn %d\n", i);
2832                         ret = -EINVAL;
2833                         goto err_free;
2834                 }
2835         }
2836         ret = 0; /* cfg looks good */
2837
2838 err_free:
2839         kfree(insn_state);
2840         kfree(insn_stack);
2841         return ret;
2842 }
2843
2844 /* the following conditions reduce the number of explored insns
2845  * from ~140k to ~80k for ultra large programs that use a lot of ptr_to_packet
2846  */
2847 static bool compare_ptrs_to_packet(struct bpf_verifier_env *env,
2848                                    struct bpf_reg_state *old,
2849                                    struct bpf_reg_state *cur)
2850 {
2851         if (old->id != cur->id)
2852                 return false;
2853
2854         /* old ptr_to_packet is more conservative, since it allows smaller
2855          * range. Ex:
2856          * old(off=0,r=10) is equal to cur(off=0,r=20), because
2857          * old(off=0,r=10) means that with range=10 the verifier proceeded
2858          * further and found no issues with the program. Now we're in the same
2859          * spot with cur(off=0,r=20), so we're safe too, since anything further
2860          * will only be looking at most 10 bytes after this pointer.
2861          */
2862         if (old->off == cur->off && old->range < cur->range)
2863                 return true;
2864
2865         /* old(off=20,r=10) is equal to cur(off=22,re=22 or 5 or 0)
2866          * since both cannot be used for packet access and safe(old)
2867          * pointer has smaller off that could be used for further
2868          * 'if (ptr > data_end)' check
2869          * Ex:
2870          * old(off=20,r=10) and cur(off=22,r=22) and cur(off=22,r=0) mean
2871          * that we cannot access the packet.
2872          * The safe range is:
2873          * [ptr, ptr + range - off)
2874          * so whenever off >=range, it means no safe bytes from this pointer.
2875          * When comparing old->off <= cur->off, it means that older code
2876          * went with smaller offset and that offset was later
2877          * used to figure out the safe range after 'if (ptr > data_end)' check
2878          * Say, 'old' state was explored like:
2879          * ... R3(off=0, r=0)
2880          * R4 = R3 + 20
2881          * ... now R4(off=20,r=0)  <-- here
2882          * if (R4 > data_end)
2883          * ... R4(off=20,r=20), R3(off=0,r=20) and R3 can be used to access.
2884          * ... the code further went all the way to bpf_exit.
2885          * Now the 'cur' state at the mark 'here' has R4(off=30,r=0).
2886          * old_R4(off=20,r=0) equal to cur_R4(off=30,r=0), since if the verifier
2887          * goes further, such cur_R4 will give larger safe packet range after
2888          * 'if (R4 > data_end)' and all further insn were already good with r=20,
2889          * so they will be good with r=30 and we can prune the search.
2890          */
2891         if (!env->strict_alignment && old->off <= cur->off &&
2892             old->off >= old->range && cur->off >= cur->range)
2893                 return true;
2894
2895         return false;
2896 }
2897
2898 /* compare two verifier states
2899  *
2900  * all states stored in state_list are known to be valid, since
2901  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
2902  *
2903  * this function is called when verifier exploring different branches of
2904  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
2905  * more strict register state and more strict stack state then this execution
2906  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
2907  * concluded that more strict state leads to valid finish.
2908  *
2909  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
2910  * and explored stack state is more conservative than the current one.
2911  * Example:
2912  *       explored                   current
2913  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
2914  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
2915  *
2916  * In other words if current stack state (one being explored) has more
2917  * valid slots than old one that already passed validation, it means
2918  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
2919  *
2920  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
2921  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
2922  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
2923  */
2924 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
2925                          struct bpf_verifier_state *old,
2926                          struct bpf_verifier_state *cur)
2927 {
2928         bool varlen_map_access = env->varlen_map_value_access;
2929         struct bpf_reg_state *rold, *rcur;
2930         int i;
2931
2932         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
2933                 rold = &old->regs[i];
2934                 rcur = &cur->regs[i];
2935
2936                 if (memcmp(rold, rcur, sizeof(*rold)) == 0)
2937                         continue;
2938
2939                 /* If the ranges were not the same, but everything else was and
2940                  * we didn't do a variable access into a map then we are a-ok.
2941                  */
2942                 if (!varlen_map_access &&
2943                     memcmp(rold, rcur, offsetofend(struct bpf_reg_state, id)) == 0)
2944                         continue;
2945
2946                 /* If we didn't map access then again we don't care about the
2947                  * mismatched range values and it's ok if our old type was
2948                  * UNKNOWN and we didn't go to a NOT_INIT'ed reg.
2949                  */
2950                 if (rold->type == NOT_INIT ||
2951                     (!varlen_map_access && rold->type == UNKNOWN_VALUE &&
2952                      rcur->type != NOT_INIT))
2953                         continue;
2954
2955                 /* Don't care about the reg->id in this case. */
2956                 if (rold->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
2957                     rcur->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
2958                     rold->map_ptr == rcur->map_ptr)
2959                         continue;
2960
2961                 if (rold->type == PTR_TO_PACKET && rcur->type == PTR_TO_PACKET &&
2962                     compare_ptrs_to_packet(env, rold, rcur))
2963                         continue;
2964
2965                 return false;
2966         }
2967
2968         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i++) {
2969                 if (old->stack_slot_type[i] == STACK_INVALID)
2970                         continue;
2971                 if (old->stack_slot_type[i] != cur->stack_slot_type[i])
2972                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
2973                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
2974                          * this verifier states are not equivalent,
2975                          * return false to continue verification of this path
2976                          */
2977                         return false;
2978                 if (i % BPF_REG_SIZE)
2979                         continue;
2980                 if (old->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2981                         continue;
2982                 if (memcmp(&old->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2983                            &cur->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
2984                            sizeof(old->spilled_regs[0])))
2985                         /* when explored and current stack slot types are
2986                          * the same, check that stored pointers types
2987                          * are the same as well.
2988                          * Ex: explored safe path could have stored
2989                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -8}
2990                          * but current path has stored:
2991                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -16}
2992                          * such verifier states are not equivalent.
2993                          * return false to continue verification of this path
2994                          */
2995                         return false;
2996                 else
2997                         continue;
2998         }
2999         return true;
3000 }
3001
3002 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
3003 {
3004         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
3005         struct bpf_verifier_state_list *sl;
3006
3007         sl = env->explored_states[insn_idx];
3008         if (!sl)
3009                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
3010                  * be doing state search here
3011                  */
3012                 return 0;
3013
3014         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3015                 if (states_equal(env, &sl->state, &env->cur_state))
3016                         /* reached equivalent register/stack state,
3017                          * prune the search
3018                          */
3019                         return 1;
3020                 sl = sl->next;
3021         }
3022
3023         /* there were no equivalent states, remember current one.
3024          * technically the current state is not proven to be safe yet,
3025          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
3026          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
3027          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
3028          */
3029         new_sl = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_USER);
3030         if (!new_sl)
3031                 return -ENOMEM;
3032
3033         /* add new state to the head of linked list */
3034         memcpy(&new_sl->state, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
3035         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
3036         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
3037         return 0;
3038 }
3039
3040 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
3041                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
3042 {
3043         if (!env->analyzer_ops || !env->analyzer_ops->insn_hook)
3044                 return 0;
3045
3046         return env->analyzer_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3047 }
3048
3049 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
3050 {
3051         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
3052         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3053         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
3054         int insn_cnt = env->prog->len;
3055         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
3056         int insn_processed = 0;
3057         bool do_print_state = false;
3058
3059         init_reg_state(regs);
3060         insn_idx = 0;
3061         env->varlen_map_value_access = false;
3062         for (;;) {
3063                 struct bpf_insn *insn;
3064                 u8 class;
3065                 int err;
3066
3067                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
3068                         verbose("invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
3069                                 insn_idx, insn_cnt);
3070                         return -EFAULT;
3071                 }
3072
3073                 insn = &insns[insn_idx];
3074                 class = BPF_CLASS(insn->code);
3075
3076                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
3077                         verbose("BPF program is too large. Processed %d insn\n",
3078                                 insn_processed);
3079                         return -E2BIG;
3080                 }
3081
3082                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3083                 if (err < 0)
3084                         return err;
3085                 if (err == 1) {
3086                         /* found equivalent state, can prune the search */
3087                         if (log_level) {
3088                                 if (do_print_state)
3089                                         verbose("\nfrom %d to %d: safe\n",
3090                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3091                                 else
3092                                         verbose("%d: safe\n", insn_idx);
3093                         }
3094                         goto process_bpf_exit;
3095                 }
3096
3097                 if (need_resched())
3098                         cond_resched();
3099
3100                 if (log_level > 1 || (log_level && do_print_state)) {
3101                         if (log_level > 1)
3102                                 verbose("%d:", insn_idx);
3103                         else
3104                                 verbose("\nfrom %d to %d:",
3105                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3106                         print_verifier_state(&env->cur_state);
3107                         do_print_state = false;
3108                 }
3109
3110                 if (log_level) {
3111                         verbose("%d: ", insn_idx);
3112                         print_bpf_insn(env, insn);
3113                 }
3114
3115                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3116                 if (err)
3117                         return err;
3118
3119                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3120                         err = check_alu_op(env, insn);
3121                         if (err)
3122                                 return err;
3123
3124                 } else if (class == BPF_LDX) {
3125                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3126
3127                         /* check for reserved fields is already done */
3128
3129                         /* check src operand */
3130                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
3131                         if (err)
3132                                 return err;
3133
3134                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3135                         if (err)
3136                                 return err;
3137
3138                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3139
3140                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3141                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3142                          */
3143                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3144                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3145                                                insn->dst_reg);
3146                         if (err)
3147                                 return err;
3148
3149                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3150
3151                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3152                                 /* saw a valid insn
3153                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3154                                  * save type to validate intersecting paths
3155                                  */
3156                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3157
3158                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3159                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3160                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3161                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3162                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3163                                  * with different pointer types:
3164                                  * src_reg == ctx in one branch and
3165                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3166                                  * Reject it.
3167                                  */
3168                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3169                                 return -EINVAL;
3170                         }
3171
3172                 } else if (class == BPF_STX) {
3173                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3174
3175                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3176                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3177                                 if (err)
3178                                         return err;
3179                                 insn_idx++;
3180                                 continue;
3181                         }
3182
3183                         /* check src1 operand */
3184                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
3185                         if (err)
3186                                 return err;
3187                         /* check src2 operand */
3188                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
3189                         if (err)
3190                                 return err;
3191
3192                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3193
3194                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3195                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3196                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3197                                                insn->src_reg);
3198                         if (err)
3199                                 return err;
3200
3201                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3202
3203                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3204                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3205                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3206                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3207                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3208                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3209                                 return -EINVAL;
3210                         }
3211
3212                 } else if (class == BPF_ST) {
3213                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3214                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3215                                 verbose("BPF_ST uses reserved fields\n");
3216                                 return -EINVAL;
3217                         }
3218                         /* check src operand */
3219                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
3220                         if (err)
3221                                 return err;
3222
3223                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3224                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3225                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3226                                                -1);
3227                         if (err)
3228                                 return err;
3229
3230                 } else if (class == BPF_JMP) {
3231                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3232
3233                         if (opcode == BPF_CALL) {
3234                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3235                                     insn->off != 0 ||
3236                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3237                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3238                                         verbose("BPF_CALL uses reserved fields\n");
3239                                         return -EINVAL;
3240                                 }
3241
3242                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3243                                 if (err)
3244                                         return err;
3245
3246                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3247                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3248                                     insn->imm != 0 ||
3249                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3250                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3251                                         verbose("BPF_JA uses reserved fields\n");
3252                                         return -EINVAL;
3253                                 }
3254
3255                                 insn_idx += insn->off + 1;
3256                                 continue;
3257
3258                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
3259                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3260                                     insn->imm != 0 ||
3261                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3262                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3263                                         verbose("BPF_EXIT uses reserved fields\n");
3264                                         return -EINVAL;
3265                                 }
3266
3267                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
3268                                  * to return the value from eBPF program.
3269                                  * Make sure that it's readable at this time
3270                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
3271                                  * something into it earlier
3272                                  */
3273                                 err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_0, SRC_OP);
3274                                 if (err)
3275                                         return err;
3276
3277                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
3278                                         verbose("R0 leaks addr as return value\n");
3279                                         return -EACCES;
3280                                 }
3281
3282 process_bpf_exit:
3283                                 insn_idx = pop_stack(env, &prev_insn_idx);
3284                                 if (insn_idx < 0) {
3285                                         break;
3286                                 } else {
3287                                         do_print_state = true;
3288                                         continue;
3289                                 }
3290                         } else {
3291                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
3292                                 if (err)
3293                                         return err;
3294                         }
3295                 } else if (class == BPF_LD) {
3296                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3297
3298                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
3299                                 err = check_ld_abs(env, insn);
3300                                 if (err)
3301                                         return err;
3302
3303                         } else if (mode == BPF_IMM) {
3304                                 err = check_ld_imm(env, insn);
3305                                 if (err)
3306                                         return err;
3307
3308                                 insn_idx++;
3309                         } else {
3310                                 verbose("invalid BPF_LD mode\n");
3311                                 return -EINVAL;
3312                         }
3313                         reset_reg_range_values(regs, insn->dst_reg);
3314                 } else {
3315                         verbose("unknown insn class %d\n", class);
3316                         return -EINVAL;
3317                 }
3318
3319                 insn_idx++;
3320         }
3321
3322         verbose("processed %d insns, stack depth %d\n",
3323                 insn_processed, env->prog->aux->stack_depth);
3324         return 0;
3325 }
3326
3327 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
3328 {
3329         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
3330                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
3331                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
3332                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
3333 }
3334
3335 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_map *map,
3336                                         struct bpf_prog *prog)
3337
3338 {
3339         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
3340          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
3341          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
3342          * triggered.
3343          */
3344         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
3345                 if (!check_map_prealloc(map)) {
3346                         verbose("perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
3347                         return -EINVAL;
3348                 }
3349                 if (map->inner_map_meta &&
3350                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
3351                         verbose("perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
3352                         return -EINVAL;
3353                 }
3354         }
3355         return 0;
3356 }
3357
3358 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
3359  * replace them with actual map pointers
3360  */
3361 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
3362 {
3363         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3364         int insn_cnt = env->prog->len;
3365         int i, j, err;
3366
3367         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
3368         if (err)
3369                 return err;
3370
3371         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3372                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
3373                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
3374                         verbose("BPF_LDX uses reserved fields\n");
3375                         return -EINVAL;
3376                 }
3377
3378                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
3379                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
3380                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
3381                         verbose("BPF_STX uses reserved fields\n");
3382                         return -EINVAL;
3383                 }
3384
3385                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
3386                         struct bpf_map *map;
3387                         struct fd f;
3388
3389                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
3390                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
3391                             insn[1].off != 0) {
3392                                 verbose("invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
3393                                 return -EINVAL;
3394                         }
3395
3396                         if (insn->src_reg == 0)
3397                                 /* valid generic load 64-bit imm */
3398                                 goto next_insn;
3399
3400                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
3401                                 verbose("unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
3402                                 return -EINVAL;
3403                         }
3404
3405                         f = fdget(insn->imm);
3406                         map = __bpf_map_get(f);
3407                         if (IS_ERR(map)) {
3408                                 verbose("fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
3409                                         insn->imm);
3410                                 return PTR_ERR(map);
3411                         }
3412
3413                         err = check_map_prog_compatibility(map, env->prog);
3414                         if (err) {
3415                                 fdput(f);
3416                                 return err;
3417                         }
3418
3419                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3420                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
3421                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
3422
3423                         /* check whether we recorded this map already */
3424                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
3425                                 if (env->used_maps[j] == map) {
3426                                         fdput(f);
3427                                         goto next_insn;
3428                                 }
3429
3430                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
3431                                 fdput(f);
3432                                 return -E2BIG;
3433                         }
3434
3435                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
3436                          * the map will be released by release_maps() or it
3437                          * will be used by the valid program until it's unloaded
3438                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
3439                          */
3440                         map = bpf_map_inc(map, false);
3441                         if (IS_ERR(map)) {
3442                                 fdput(f);
3443                                 return PTR_ERR(map);
3444                         }
3445                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
3446
3447                         fdput(f);
3448 next_insn:
3449                         insn++;
3450                         i++;
3451                 }
3452         }
3453
3454         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
3455          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
3456          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
3457          */
3458         return 0;
3459 }
3460
3461 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
3462 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
3463 {
3464         int i;
3465
3466         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
3467                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
3468 }
3469
3470 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
3471 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
3472 {
3473         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3474         int insn_cnt = env->prog->len;
3475         int i;
3476
3477         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
3478                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
3479                         insn->src_reg = 0;
3480 }
3481
3482 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
3483  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
3484  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
3485  */
3486 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
3487                                 u32 off, u32 cnt)
3488 {
3489         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
3490
3491         if (cnt == 1)
3492                 return 0;
3493         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
3494         if (!new_data)
3495                 return -ENOMEM;
3496         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
3497         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
3498                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
3499         env->insn_aux_data = new_data;
3500         vfree(old_data);
3501         return 0;
3502 }
3503
3504 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
3505                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
3506 {
3507         struct bpf_prog *new_prog;
3508
3509         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
3510         if (!new_prog)
3511                 return NULL;
3512         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
3513                 return NULL;
3514         return new_prog;
3515 }
3516
3517 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
3518  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
3519  */
3520 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
3521 {
3522         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->prog->aux->ops;
3523         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
3524         const int insn_cnt = env->prog->len;
3525         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
3526         struct bpf_prog *new_prog;
3527         enum bpf_access_type type;
3528         bool is_narrower_load;
3529         u32 target_size;
3530
3531         if (ops->gen_prologue) {
3532                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
3533                                         env->prog);
3534                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3535                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3536                         return -EINVAL;
3537                 } else if (cnt) {
3538                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
3539                         if (!new_prog)
3540                                 return -ENOMEM;
3541
3542                         env->prog = new_prog;
3543                         delta += cnt - 1;
3544                 }
3545         }
3546
3547         if (!ops->convert_ctx_access)
3548                 return 0;
3549
3550         insn = env->prog->insnsi + delta;
3551
3552         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3553                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
3554                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
3555                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
3556                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
3557                         type = BPF_READ;
3558                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
3559                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
3560                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
3561                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
3562                         type = BPF_WRITE;
3563                 else
3564                         continue;
3565
3566                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
3567                         continue;
3568
3569                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
3570                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
3571
3572                 /* If the read access is a narrower load of the field,
3573                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
3574                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
3575                  * we will apply proper mask to the result.
3576                  */
3577                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
3578                 if (is_narrower_load) {
3579                         u32 off = insn->off;
3580                         u8 size_code;
3581
3582                         if (type == BPF_WRITE) {
3583                                 verbose("bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
3584                                 return -EINVAL;
3585                         }
3586
3587                         size_code = BPF_H;
3588                         if (ctx_field_size == 4)
3589                                 size_code = BPF_W;
3590                         else if (ctx_field_size == 8)
3591                                 size_code = BPF_DW;
3592
3593                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
3594                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
3595                 }
3596
3597                 target_size = 0;
3598                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
3599                                               &target_size);
3600                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
3601                     (ctx_field_size && !target_size)) {
3602                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3603                         return -EINVAL;
3604                 }
3605
3606                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
3607                         if (ctx_field_size <= 4)
3608                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
3609                                                                 (1 << size * 8) - 1);
3610                         else
3611                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
3612                                                                 (1 << size * 8) - 1);
3613                 }
3614
3615                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
3616                 if (!new_prog)
3617                         return -ENOMEM;
3618
3619                 delta += cnt - 1;
3620
3621                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
3622                 env->prog = new_prog;
3623                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3624         }
3625
3626         return 0;
3627 }
3628
3629 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
3630  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
3631  *
3632  * this function is called after eBPF program passed verification
3633  */
3634 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
3635 {
3636         struct bpf_prog *prog = env->prog;
3637         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
3638         const struct bpf_func_proto *fn;
3639         const int insn_cnt = prog->len;
3640         struct bpf_insn insn_buf[16];
3641         struct bpf_prog *new_prog;
3642         struct bpf_map *map_ptr;
3643         int i, cnt, delta = 0;
3644
3645         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3646                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
3647                         continue;
3648
3649                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
3650                         prog->dst_needed = 1;
3651                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
3652                         bpf_user_rnd_init_once();
3653                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
3654                         /* If we tail call into other programs, we
3655                          * cannot make any assumptions since they can
3656                          * be replaced dynamically during runtime in
3657                          * the program array.
3658                          */
3659                         prog->cb_access = 1;
3660                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
3661
3662                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
3663                          * conditional branch in the interpeter for every normal
3664                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
3665                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
3666                          */
3667                         insn->imm = 0;
3668                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
3669                         continue;
3670                 }
3671
3672                 if (ebpf_jit_enabled() && insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
3673                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
3674                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
3675                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
3676                                 goto patch_call_imm;
3677
3678                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
3679                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
3680                                 verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
3681                                 return -EINVAL;
3682                         }
3683
3684                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
3685                                                        cnt);
3686                         if (!new_prog)
3687                                 return -ENOMEM;
3688
3689                         delta += cnt - 1;
3690
3691                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
3692                         env->prog = prog = new_prog;
3693                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
3694                         continue;
3695                 }
3696
3697 patch_call_imm:
3698                 fn = prog->aux->ops->get_func_proto(insn->imm);
3699                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
3700                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
3701                  */
3702                 if (!fn->func) {
3703                         verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
3704                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
3705                         return -EFAULT;
3706                 }
3707                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
3708         }
3709
3710         return 0;
3711 }
3712
3713 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
3714 {
3715         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
3716         int i;
3717
3718         if (!env->explored_states)
3719                 return;
3720
3721         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
3722                 sl = env->explored_states[i];
3723
3724                 if (sl)
3725                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3726                                 sln = sl->next;
3727                                 kfree(sl);
3728                                 sl = sln;
3729                         }
3730         }
3731
3732         kfree(env->explored_states);
3733 }
3734
3735 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
3736 {
3737         char __user *log_ubuf = NULL;
3738         struct bpf_verifier_env *env;
3739         int ret = -EINVAL;
3740
3741         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
3742          * allocate/free it every time bpf_check() is called
3743          */
3744         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3745         if (!env)
3746                 return -ENOMEM;
3747
3748         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3749                                      (*prog)->len);
3750         ret = -ENOMEM;
3751         if (!env->insn_aux_data)
3752                 goto err_free_env;
3753         env->prog = *prog;
3754
3755         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3756         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3757
3758         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
3759                 /* user requested verbose verifier output
3760                  * and supplied buffer to store the verification trace
3761                  */
3762                 log_level = attr->log_level;
3763                 log_ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
3764                 log_size = attr->log_size;
3765                 log_len = 0;
3766
3767                 ret = -EINVAL;
3768                 /* log_* values have to be sane */
3769                 if (log_size < 128 || log_size > UINT_MAX >> 8 ||
3770                     log_level == 0 || log_ubuf == NULL)
3771                         goto err_unlock;
3772
3773                 ret = -ENOMEM;
3774                 log_buf = vmalloc(log_size);
3775                 if (!log_buf)
3776                         goto err_unlock;
3777         } else {
3778                 log_level = 0;
3779         }
3780
3781         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
3782         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
3783                 env->strict_alignment = true;
3784
3785         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
3786         if (ret < 0)
3787                 goto skip_full_check;
3788
3789         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3790                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3791                                        GFP_USER);
3792         ret = -ENOMEM;
3793         if (!env->explored_states)
3794                 goto skip_full_check;
3795
3796         ret = check_cfg(env);
3797         if (ret < 0)
3798                 goto skip_full_check;
3799
3800         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3801
3802         ret = do_check(env);
3803
3804 skip_full_check:
3805         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3806         free_states(env);
3807
3808         if (ret == 0)
3809                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
3810                 ret = convert_ctx_accesses(env);
3811
3812         if (ret == 0)
3813                 ret = fixup_bpf_calls(env);
3814
3815         if (log_level && log_len >= log_size - 1) {
3816                 BUG_ON(log_len >= log_size);
3817                 /* verifier log exceeded user supplied buffer */
3818                 ret = -ENOSPC;
3819                 /* fall through to return what was recorded */
3820         }
3821
3822         /* copy verifier log back to user space including trailing zero */
3823         if (log_level && copy_to_user(log_ubuf, log_buf, log_len + 1) != 0) {
3824                 ret = -EFAULT;
3825                 goto free_log_buf;
3826         }
3827
3828         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
3829                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
3830                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
3831                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
3832                                                           GFP_KERNEL);
3833
3834                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
3835                         ret = -ENOMEM;
3836                         goto free_log_buf;
3837                 }
3838
3839                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
3840                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
3841                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
3842
3843                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
3844                  * bpf_ld_imm64 instructions
3845                  */
3846                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
3847         }
3848
3849 free_log_buf:
3850         if (log_level)
3851                 vfree(log_buf);
3852         if (!env->prog->aux->used_maps)
3853                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
3854                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
3855                  */
3856                 release_maps(env);
3857         *prog = env->prog;
3858 err_unlock:
3859         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3860         vfree(env->insn_aux_data);
3861 err_free_env:
3862         kfree(env);
3863         return ret;
3864 }
3865
3866 int bpf_analyzer(struct bpf_prog *prog, const struct bpf_ext_analyzer_ops *ops,
3867                  void *priv)
3868 {
3869         struct bpf_verifier_env *env;
3870         int ret;
3871
3872         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
3873         if (!env)
3874                 return -ENOMEM;
3875
3876         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
3877                                      prog->len);
3878         ret = -ENOMEM;
3879         if (!env->insn_aux_data)
3880                 goto err_free_env;
3881         env->prog = prog;
3882         env->analyzer_ops = ops;
3883         env->analyzer_priv = priv;
3884
3885         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
3886         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
3887
3888         log_level = 0;
3889
3890         env->strict_alignment = false;
3891         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
3892                 env->strict_alignment = true;
3893
3894         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
3895                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
3896                                        GFP_KERNEL);
3897         ret = -ENOMEM;
3898         if (!env->explored_states)
3899                 goto skip_full_check;
3900
3901         ret = check_cfg(env);
3902         if (ret < 0)
3903                 goto skip_full_check;
3904
3905         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
3906
3907         ret = do_check(env);
3908
3909 skip_full_check:
3910         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
3911         free_states(env);
3912
3913         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
3914         vfree(env->insn_aux_data);
3915 err_free_env:
3916         kfree(env);
3917         return ret;
3918 }
3919 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_analyzer);