Merge branch 'smack-for-4.17' of git://github.com/cschaufler/next-smack into next...
[sfrench/cifs-2.6.git] / 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 #include <linux/bsearch.h>
24 #include <linux/sort.h>
25
26 #include "disasm.h"
27
28 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
29 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
30         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
31 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
32 #include <linux/bpf_types.h>
33 #undef BPF_PROG_TYPE
34 #undef BPF_MAP_TYPE
35 };
36
37 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
38  * instruction by instruction and updates register/stack state.
39  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
40  *
41  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
42  * It rejects the following programs:
43  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
44  * - if loop is present (detected via back-edge)
45  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
46  * - out of bounds or malformed jumps
47  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
48  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
49  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
50  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
51  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
52  *
53  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
54  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
55  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
56  * copied to R1.
57  *
58  * All registers are 64-bit.
59  * R0 - return register
60  * R1-R5 argument passing registers
61  * R6-R9 callee saved registers
62  * R10 - frame pointer read-only
63  *
64  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
65  * and has type PTR_TO_CTX.
66  *
67  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
68  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
69  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
70  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
71  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
72  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
73  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
74  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
75  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
76  *
77  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
78  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
79  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
80  *
81  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
82  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK. These are three pointer
83  * types recognized by check_mem_access() function.
84  *
85  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
86  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
87  *
88  * registers used to pass values to function calls are checked against
89  * function argument constraints.
90  *
91  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
92  * It means that the register type passed to this function must be
93  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
94  * 'pointer to map element key'
95  *
96  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
97  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
98  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
99  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
100  *
101  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
102  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
103  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
104  * the helper function as a pointer to map element key.
105  *
106  * On the kernel side the helper function looks like:
107  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
108  * {
109  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
110  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
111  *    void *value;
112  *
113  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
114  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
115  *    the stack of eBPF program.
116  * }
117  *
118  * Corresponding eBPF program may look like:
119  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
120  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
121  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
122  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
123  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
124  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
125  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
126  *
127  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
128  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
129  * and were initialized prior to this call.
130  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
131  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
132  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
133  * returns ether pointer to map value or NULL.
134  *
135  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
136  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
137  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
138  * branch. See check_cond_jmp_op().
139  *
140  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
141  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
142  */
143
144 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
145 struct bpf_verifier_stack_elem {
146         /* verifer state is 'st'
147          * before processing instruction 'insn_idx'
148          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
149          */
150         struct bpf_verifier_state st;
151         int insn_idx;
152         int prev_insn_idx;
153         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
154 };
155
156 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
157 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
158
159 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
160
161 struct bpf_call_arg_meta {
162         struct bpf_map *map_ptr;
163         bool raw_mode;
164         bool pkt_access;
165         int regno;
166         int access_size;
167 };
168
169 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
170
171 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
172  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
173  * so the user can figure out what's wrong with the program
174  */
175 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
176                                            const char *fmt, ...)
177 {
178         struct bpf_verifer_log *log = &env->log;
179         unsigned int n;
180         va_list args;
181
182         if (!log->level || !log->ubuf || bpf_verifier_log_full(log))
183                 return;
184
185         va_start(args, fmt);
186         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
187         va_end(args);
188
189         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
190                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
191
192         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
193         log->kbuf[n] = '\0';
194
195         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
196                 log->len_used += n;
197         else
198                 log->ubuf = NULL;
199 }
200 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
201 /* Historically bpf_verifier_log_write was called verbose, but the name was too
202  * generic for symbol export. The function was renamed, but not the calls in
203  * the verifier to avoid complicating backports. Hence the alias below.
204  */
205 static __printf(2, 3) void verbose(struct bpf_verifier_env *env,
206                                    const char *fmt, ...)
207         __attribute__((alias("bpf_verifier_log_write")));
208
209 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
210 {
211         return type == PTR_TO_PACKET ||
212                type == PTR_TO_PACKET_META;
213 }
214
215 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
216 static const char * const reg_type_str[] = {
217         [NOT_INIT]              = "?",
218         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
219         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
220         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
221         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
222         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
223         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
224         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
225         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
226         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
227 };
228
229 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
230                            enum bpf_reg_liveness live)
231 {
232         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN))
233             verbose(env, "_");
234         if (live & REG_LIVE_READ)
235                 verbose(env, "r");
236         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
237                 verbose(env, "w");
238 }
239
240 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
241                                    const struct bpf_reg_state *reg)
242 {
243         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
244
245         return cur->frame[reg->frameno];
246 }
247
248 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
249                                  const struct bpf_func_state *state)
250 {
251         const struct bpf_reg_state *reg;
252         enum bpf_reg_type t;
253         int i;
254
255         if (state->frameno)
256                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
257         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
258                 reg = &state->regs[i];
259                 t = reg->type;
260                 if (t == NOT_INIT)
261                         continue;
262                 verbose(env, " R%d", i);
263                 print_liveness(env, reg->live);
264                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
265                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
266                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
267                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
268                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
269                         if (t == PTR_TO_STACK)
270                                 verbose(env, ",call_%d", func(env, reg)->callsite);
271                 } else {
272                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
273                         if (t != SCALAR_VALUE)
274                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
275                         if (type_is_pkt_pointer(t))
276                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
277                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
278                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
279                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
280                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
281                                         reg->map_ptr->key_size,
282                                         reg->map_ptr->value_size);
283                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
284                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
285                                  * could be a pointer whose offset is too big
286                                  * for reg->off
287                                  */
288                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
289                         } else {
290                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
291                                     reg->smin_value != S64_MIN)
292                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
293                                                 (long long)reg->smin_value);
294                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
295                                     reg->smax_value != S64_MAX)
296                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
297                                                 (long long)reg->smax_value);
298                                 if (reg->umin_value != 0)
299                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
300                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
301                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
302                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
303                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
304                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
305                                         char tn_buf[48];
306
307                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
308                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
309                                 }
310                         }
311                         verbose(env, ")");
312                 }
313         }
314         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
315                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
316                         verbose(env, " fp%d",
317                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
318                         print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
319                         verbose(env, "=%s",
320                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
321                 }
322                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_ZERO)
323                         verbose(env, " fp%d=0", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
324         }
325         verbose(env, "\n");
326 }
327
328 static int copy_stack_state(struct bpf_func_state *dst,
329                             const struct bpf_func_state *src)
330 {
331         if (!src->stack)
332                 return 0;
333         if (WARN_ON_ONCE(dst->allocated_stack < src->allocated_stack)) {
334                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */
335                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));
336                 return -EFAULT;
337         }
338         memcpy(dst->stack, src->stack,
339                sizeof(*src->stack) * (src->allocated_stack / BPF_REG_SIZE));
340         return 0;
341 }
342
343 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
344  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
345  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
346  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
347  * which this function copies over. It points to previous bpf_verifier_state
348  * which is never reallocated
349  */
350 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int size,
351                               bool copy_old)
352 {
353         u32 old_size = state->allocated_stack;
354         struct bpf_stack_state *new_stack;
355         int slot = size / BPF_REG_SIZE;
356
357         if (size <= old_size || !size) {
358                 if (copy_old)
359                         return 0;
360                 state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
361                 if (!size && old_size) {
362                         kfree(state->stack);
363                         state->stack = NULL;
364                 }
365                 return 0;
366         }
367         new_stack = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_stack_state),
368                                   GFP_KERNEL);
369         if (!new_stack)
370                 return -ENOMEM;
371         if (copy_old) {
372                 if (state->stack)
373                         memcpy(new_stack, state->stack,
374                                sizeof(*new_stack) * (old_size / BPF_REG_SIZE));
375                 memset(new_stack + old_size / BPF_REG_SIZE, 0,
376                        sizeof(*new_stack) * (size - old_size) / BPF_REG_SIZE);
377         }
378         state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
379         kfree(state->stack);
380         state->stack = new_stack;
381         return 0;
382 }
383
384 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
385 {
386         if (!state)
387                 return;
388         kfree(state->stack);
389         kfree(state);
390 }
391
392 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
393                                 bool free_self)
394 {
395         int i;
396
397         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
398                 free_func_state(state->frame[i]);
399                 state->frame[i] = NULL;
400         }
401         if (free_self)
402                 kfree(state);
403 }
404
405 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
406  * when necessary to accommodate larger src stack
407  */
408 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
409                            const struct bpf_func_state *src)
410 {
411         int err;
412
413         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, false);
414         if (err)
415                 return err;
416         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, allocated_stack));
417         return copy_stack_state(dst, src);
418 }
419
420 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
421                                const struct bpf_verifier_state *src)
422 {
423         struct bpf_func_state *dst;
424         int i, err;
425
426         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
427         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
428                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
429                 dst_state->frame[i] = NULL;
430         }
431         dst_state->curframe = src->curframe;
432         dst_state->parent = src->parent;
433         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
434                 dst = dst_state->frame[i];
435                 if (!dst) {
436                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
437                         if (!dst)
438                                 return -ENOMEM;
439                         dst_state->frame[i] = dst;
440                 }
441                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
442                 if (err)
443                         return err;
444         }
445         return 0;
446 }
447
448 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
449                      int *insn_idx)
450 {
451         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
452         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
453         int err;
454
455         if (env->head == NULL)
456                 return -ENOENT;
457
458         if (cur) {
459                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
460                 if (err)
461                         return err;
462         }
463         if (insn_idx)
464                 *insn_idx = head->insn_idx;
465         if (prev_insn_idx)
466                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
467         elem = head->next;
468         free_verifier_state(&head->st, false);
469         kfree(head);
470         env->head = elem;
471         env->stack_size--;
472         return 0;
473 }
474
475 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
476                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
477 {
478         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
479         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
480         int err;
481
482         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
483         if (!elem)
484                 goto err;
485
486         elem->insn_idx = insn_idx;
487         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
488         elem->next = env->head;
489         env->head = elem;
490         env->stack_size++;
491         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
492         if (err)
493                 goto err;
494         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
495                 verbose(env, "BPF program is too complex\n");
496                 goto err;
497         }
498         return &elem->st;
499 err:
500         free_verifier_state(env->cur_state, true);
501         env->cur_state = NULL;
502         /* pop all elements and return */
503         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
504         return NULL;
505 }
506
507 #define CALLER_SAVED_REGS 6
508 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
509         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
510 };
511 #define CALLEE_SAVED_REGS 5
512 static const int callee_saved[CALLEE_SAVED_REGS] = {
513         BPF_REG_6, BPF_REG_7, BPF_REG_8, BPF_REG_9
514 };
515
516 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
517
518 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
519  * known to have the value @imm.
520  */
521 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
522 {
523         reg->id = 0;
524         reg->var_off = tnum_const(imm);
525         reg->smin_value = (s64)imm;
526         reg->smax_value = (s64)imm;
527         reg->umin_value = imm;
528         reg->umax_value = imm;
529 }
530
531 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
532  * used only on registers holding a pointer type.
533  */
534 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
535 {
536         __mark_reg_known(reg, 0);
537 }
538
539 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
540 {
541         __mark_reg_known(reg, 0);
542         reg->off = 0;
543         reg->type = SCALAR_VALUE;
544 }
545
546 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
547                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
548 {
549         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
550                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
551                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
552                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
553                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
554                 return;
555         }
556         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
557 }
558
559 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
560 {
561         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
562 }
563
564 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
565 {
566         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
567                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
568 }
569
570 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
571 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
572                                     enum bpf_reg_type which)
573 {
574         /* The register can already have a range from prior markings.
575          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
576          * origin.
577          */
578         return reg->type == which &&
579                reg->id == 0 &&
580                reg->off == 0 &&
581                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
582 }
583
584 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
585 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
586 {
587         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
588         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
589                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
590         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
591         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
592                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
593         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
594         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
595                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
596 }
597
598 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
599 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
600 {
601         /* Learn sign from signed bounds.
602          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
603          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
604          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
605          */
606         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
607                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
608                                                           reg->umin_value);
609                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
610                                                           reg->umax_value);
611                 return;
612         }
613         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
614          * boundary, so we must be careful.
615          */
616         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
617                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
618                  * is positive, hence safe.
619                  */
620                 reg->smin_value = reg->umin_value;
621                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
622                                                           reg->umax_value);
623         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
624                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
625                  * is negative, hence safe.
626                  */
627                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
628                                                           reg->umin_value);
629                 reg->smax_value = reg->umax_value;
630         }
631 }
632
633 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
634 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
635 {
636         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
637                                       tnum_range(reg->umin_value,
638                                                  reg->umax_value));
639 }
640
641 /* Reset the min/max bounds of a register */
642 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
643 {
644         reg->smin_value = S64_MIN;
645         reg->smax_value = S64_MAX;
646         reg->umin_value = 0;
647         reg->umax_value = U64_MAX;
648 }
649
650 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
651 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
652 {
653         reg->type = SCALAR_VALUE;
654         reg->id = 0;
655         reg->off = 0;
656         reg->var_off = tnum_unknown;
657         reg->frameno = 0;
658         __mark_reg_unbounded(reg);
659 }
660
661 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
662                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
663 {
664         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
665                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
666                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
667                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
668                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
669                 return;
670         }
671         __mark_reg_unknown(regs + regno);
672 }
673
674 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
675 {
676         __mark_reg_unknown(reg);
677         reg->type = NOT_INIT;
678 }
679
680 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
681                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
682 {
683         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
684                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
685                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
686                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
687                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
688                 return;
689         }
690         __mark_reg_not_init(regs + regno);
691 }
692
693 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
694                            struct bpf_func_state *state)
695 {
696         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
697         int i;
698
699         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
700                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
701                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
702         }
703
704         /* frame pointer */
705         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
706         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
707         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
708
709         /* 1st arg to a function */
710         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
711         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
712 }
713
714 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
715 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
716                             struct bpf_func_state *state,
717                             int callsite, int frameno, int subprogno)
718 {
719         state->callsite = callsite;
720         state->frameno = frameno;
721         state->subprogno = subprogno;
722         init_reg_state(env, state);
723 }
724
725 enum reg_arg_type {
726         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
727         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
728         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
729 };
730
731 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
732 {
733         return *(int *)a - *(int *)b;
734 }
735
736 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
737 {
738         u32 *p;
739
740         p = bsearch(&off, env->subprog_starts, env->subprog_cnt,
741                     sizeof(env->subprog_starts[0]), cmp_subprogs);
742         if (!p)
743                 return -ENOENT;
744         return p - env->subprog_starts;
745
746 }
747
748 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
749 {
750         int insn_cnt = env->prog->len;
751         int ret;
752
753         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
754                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
755                 return -EINVAL;
756         }
757         ret = find_subprog(env, off);
758         if (ret >= 0)
759                 return 0;
760         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
761                 verbose(env, "too many subprograms\n");
762                 return -E2BIG;
763         }
764         env->subprog_starts[env->subprog_cnt++] = off;
765         sort(env->subprog_starts, env->subprog_cnt,
766              sizeof(env->subprog_starts[0]), cmp_subprogs, NULL);
767         return 0;
768 }
769
770 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
771 {
772         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
773         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
774         int insn_cnt = env->prog->len;
775
776         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
777         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
778                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
779                         continue;
780                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
781                         continue;
782                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
783                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
784                         return -EPERM;
785                 }
786                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
787                         verbose(env, "function calls in offloaded programs are not supported yet\n");
788                         return -EINVAL;
789                 }
790                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
791                 if (ret < 0)
792                         return ret;
793         }
794
795         if (env->log.level > 1)
796                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
797                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, env->subprog_starts[i]);
798
799         /* now check that all jumps are within the same subprog */
800         subprog_start = 0;
801         if (env->subprog_cnt == cur_subprog)
802                 subprog_end = insn_cnt;
803         else
804                 subprog_end = env->subprog_starts[cur_subprog++];
805         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
806                 u8 code = insn[i].code;
807
808                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
809                         goto next;
810                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
811                         goto next;
812                 off = i + insn[i].off + 1;
813                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
814                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
815                         return -EINVAL;
816                 }
817 next:
818                 if (i == subprog_end - 1) {
819                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
820                          * the last insn of the subprog should be either exit
821                          * or unconditional jump back
822                          */
823                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
824                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
825                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
826                                 return -EINVAL;
827                         }
828                         subprog_start = subprog_end;
829                         if (env->subprog_cnt == cur_subprog)
830                                 subprog_end = insn_cnt;
831                         else
832                                 subprog_end = env->subprog_starts[cur_subprog++];
833                 }
834         }
835         return 0;
836 }
837
838 static
839 struct bpf_verifier_state *skip_callee(struct bpf_verifier_env *env,
840                                        const struct bpf_verifier_state *state,
841                                        struct bpf_verifier_state *parent,
842                                        u32 regno)
843 {
844         struct bpf_verifier_state *tmp = NULL;
845
846         /* 'parent' could be a state of caller and
847          * 'state' could be a state of callee. In such case
848          * parent->curframe < state->curframe
849          * and it's ok for r1 - r5 registers
850          *
851          * 'parent' could be a callee's state after it bpf_exit-ed.
852          * In such case parent->curframe > state->curframe
853          * and it's ok for r0 only
854          */
855         if (parent->curframe == state->curframe ||
856             (parent->curframe < state->curframe &&
857              regno >= BPF_REG_1 && regno <= BPF_REG_5) ||
858             (parent->curframe > state->curframe &&
859                regno == BPF_REG_0))
860                 return parent;
861
862         if (parent->curframe > state->curframe &&
863             regno >= BPF_REG_6) {
864                 /* for callee saved regs we have to skip the whole chain
865                  * of states that belong to callee and mark as LIVE_READ
866                  * the registers before the call
867                  */
868                 tmp = parent;
869                 while (tmp && tmp->curframe != state->curframe) {
870                         tmp = tmp->parent;
871                 }
872                 if (!tmp)
873                         goto bug;
874                 parent = tmp;
875         } else {
876                 goto bug;
877         }
878         return parent;
879 bug:
880         verbose(env, "verifier bug regno %d tmp %p\n", regno, tmp);
881         verbose(env, "regno %d parent frame %d current frame %d\n",
882                 regno, parent->curframe, state->curframe);
883         return NULL;
884 }
885
886 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
887                          const struct bpf_verifier_state *state,
888                          struct bpf_verifier_state *parent,
889                          u32 regno)
890 {
891         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
892
893         if (regno == BPF_REG_FP)
894                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
895                 return 0;
896
897         while (parent) {
898                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
899                 if (writes && state->frame[state->curframe]->regs[regno].live & REG_LIVE_WRITTEN)
900                         break;
901                 parent = skip_callee(env, state, parent, regno);
902                 if (!parent)
903                         return -EFAULT;
904                 /* ... then we depend on parent's value */
905                 parent->frame[parent->curframe]->regs[regno].live |= REG_LIVE_READ;
906                 state = parent;
907                 parent = state->parent;
908                 writes = true;
909         }
910         return 0;
911 }
912
913 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
914                          enum reg_arg_type t)
915 {
916         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
917         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
918         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
919
920         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
921                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
922                 return -EINVAL;
923         }
924
925         if (t == SRC_OP) {
926                 /* check whether register used as source operand can be read */
927                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
928                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
929                         return -EACCES;
930                 }
931                 return mark_reg_read(env, vstate, vstate->parent, regno);
932         } else {
933                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
934                 if (regno == BPF_REG_FP) {
935                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
936                         return -EACCES;
937                 }
938                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
939                 if (t == DST_OP)
940                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
941         }
942         return 0;
943 }
944
945 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
946 {
947         switch (type) {
948         case PTR_TO_MAP_VALUE:
949         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
950         case PTR_TO_STACK:
951         case PTR_TO_CTX:
952         case PTR_TO_PACKET:
953         case PTR_TO_PACKET_META:
954         case PTR_TO_PACKET_END:
955         case CONST_PTR_TO_MAP:
956                 return true;
957         default:
958                 return false;
959         }
960 }
961
962 /* Does this register contain a constant zero? */
963 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
964 {
965         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
966 }
967
968 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
969  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
970  */
971 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
972                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
973                              int off, int size, int value_regno)
974 {
975         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
976         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
977         enum bpf_reg_type type;
978
979         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
980                                  true);
981         if (err)
982                 return err;
983         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
984          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
985          */
986         if (!env->allow_ptr_leaks &&
987             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
988             size != BPF_REG_SIZE) {
989                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
990                 return -EACCES;
991         }
992
993         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
994         if (value_regno >= 0 &&
995             is_spillable_regtype((type = cur->regs[value_regno].type))) {
996
997                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
998                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
999                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1000                         return -EACCES;
1001                 }
1002
1003                 if (state != cur && type == PTR_TO_STACK) {
1004                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1005                         return -EINVAL;
1006                 }
1007
1008                 /* save register state */
1009                 state->stack[spi].spilled_ptr = cur->regs[value_regno];
1010                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1011
1012                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1013                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1014         } else {
1015                 u8 type = STACK_MISC;
1016
1017                 /* regular write of data into stack */
1018                 state->stack[spi].spilled_ptr = (struct bpf_reg_state) {};
1019
1020                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1021                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1022                  * when stack slots are partially written.
1023                  * This heuristic means that read propagation will be
1024                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1025                  * to stack slots all the way to first state when programs
1026                  * writes+reads less than 8 bytes
1027                  */
1028                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1029                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1030
1031                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1032                 if (value_regno >= 0 &&
1033                     register_is_null(&cur->regs[value_regno]))
1034                         type = STACK_ZERO;
1035
1036                 for (i = 0; i < size; i++)
1037                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
1038                                 type;
1039         }
1040         return 0;
1041 }
1042
1043 /* registers of every function are unique and mark_reg_read() propagates
1044  * the liveness in the following cases:
1045  * - from callee into caller for R1 - R5 that were used as arguments
1046  * - from caller into callee for R0 that used as result of the call
1047  * - from caller to the same caller skipping states of the callee for R6 - R9,
1048  *   since R6 - R9 are callee saved by implicit function prologue and
1049  *   caller's R6 != callee's R6, so when we propagate liveness up to
1050  *   parent states we need to skip callee states for R6 - R9.
1051  *
1052  * stack slot marking is different, since stacks of caller and callee are
1053  * accessible in both (since caller can pass a pointer to caller's stack to
1054  * callee which can pass it to another function), hence mark_stack_slot_read()
1055  * has to propagate the stack liveness to all parent states at given frame number.
1056  * Consider code:
1057  * f1() {
1058  *   ptr = fp - 8;
1059  *   *ptr = ctx;
1060  *   call f2 {
1061  *      .. = *ptr;
1062  *   }
1063  *   .. = *ptr;
1064  * }
1065  * First *ptr is reading from f1's stack and mark_stack_slot_read() has
1066  * to mark liveness at the f1's frame and not f2's frame.
1067  * Second *ptr is also reading from f1's stack and mark_stack_slot_read() has
1068  * to propagate liveness to f2 states at f1's frame level and further into
1069  * f1 states at f1's frame level until write into that stack slot
1070  */
1071 static void mark_stack_slot_read(struct bpf_verifier_env *env,
1072                                  const struct bpf_verifier_state *state,
1073                                  struct bpf_verifier_state *parent,
1074                                  int slot, int frameno)
1075 {
1076         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1077
1078         while (parent) {
1079                 if (parent->frame[frameno]->allocated_stack <= slot * BPF_REG_SIZE)
1080                         /* since LIVE_WRITTEN mark is only done for full 8-byte
1081                          * write the read marks are conservative and parent
1082                          * state may not even have the stack allocated. In such case
1083                          * end the propagation, since the loop reached beginning
1084                          * of the function
1085                          */
1086                         break;
1087                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1088                 if (writes && state->frame[frameno]->stack[slot].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN)
1089                         break;
1090                 /* ... then we depend on parent's value */
1091                 parent->frame[frameno]->stack[slot].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
1092                 state = parent;
1093                 parent = state->parent;
1094                 writes = true;
1095         }
1096 }
1097
1098 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
1099                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
1100                             int off, int size, int value_regno)
1101 {
1102         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1103         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1104         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1105         u8 *stype;
1106
1107         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
1108                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
1109                         off, size);
1110                 return -EACCES;
1111         }
1112         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
1113
1114         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
1115                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1116                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1117                         return -EACCES;
1118                 }
1119                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1120                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
1121                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
1122                                 return -EACCES;
1123                         }
1124                 }
1125
1126                 if (value_regno >= 0) {
1127                         /* restore register state from stack */
1128                         state->regs[value_regno] = reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
1129                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
1130                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
1131                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
1132                          */
1133                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1134                 }
1135                 mark_stack_slot_read(env, vstate, vstate->parent, spi,
1136                                      reg_state->frameno);
1137                 return 0;
1138         } else {
1139                 int zeros = 0;
1140
1141                 for (i = 0; i < size; i++) {
1142                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
1143                                 continue;
1144                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
1145                                 zeros++;
1146                                 continue;
1147                         }
1148                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
1149                                 off, i, size);
1150                         return -EACCES;
1151                 }
1152                 mark_stack_slot_read(env, vstate, vstate->parent, spi,
1153                                      reg_state->frameno);
1154                 if (value_regno >= 0) {
1155                         if (zeros == size) {
1156                                 /* any size read into register is zero extended,
1157                                  * so the whole register == const_zero
1158                                  */
1159                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
1160                         } else {
1161                                 /* have read misc data from the stack */
1162                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
1163                         }
1164                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1165                 }
1166                 return 0;
1167         }
1168 }
1169
1170 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
1171 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1172                               int size, bool zero_size_allowed)
1173 {
1174         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1175         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
1176
1177         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1178             off + size > map->value_size) {
1179                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
1180                         map->value_size, off, size);
1181                 return -EACCES;
1182         }
1183         return 0;
1184 }
1185
1186 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
1187 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1188                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
1189 {
1190         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1191         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1192         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
1193         int err;
1194
1195         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
1196          * need to try adding each of min_value and max_value to off
1197          * to make sure our theoretical access will be safe.
1198          */
1199         if (env->log.level)
1200                 print_verifier_state(env, state);
1201         /* The minimum value is only important with signed
1202          * comparisons where we can't assume the floor of a
1203          * value is 0.  If we are using signed variables for our
1204          * index'es we need to make sure that whatever we use
1205          * will have a set floor within our range.
1206          */
1207         if (reg->smin_value < 0) {
1208                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1209                         regno);
1210                 return -EACCES;
1211         }
1212         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
1213                                  zero_size_allowed);
1214         if (err) {
1215                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
1216                         regno);
1217                 return err;
1218         }
1219
1220         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
1221          * sure we won't do bad things.
1222          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
1223          */
1224         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
1225                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
1226                         regno);
1227                 return -EACCES;
1228         }
1229         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
1230                                  zero_size_allowed);
1231         if (err)
1232                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
1233                         regno);
1234         return err;
1235 }
1236
1237 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
1238
1239 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
1240                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
1241                                        enum bpf_access_type t)
1242 {
1243         switch (env->prog->type) {
1244         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
1245         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
1246                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
1247                 if (t == BPF_WRITE)
1248                         return false;
1249                 /* fallthrough */
1250         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
1251         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
1252         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
1253         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
1254         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
1255                 if (meta)
1256                         return meta->pkt_access;
1257
1258                 env->seen_direct_write = true;
1259                 return true;
1260         default:
1261                 return false;
1262         }
1263 }
1264
1265 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1266                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
1267 {
1268         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1269         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1270
1271         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1272             (u64)off + size > reg->range) {
1273                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
1274                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
1275                 return -EACCES;
1276         }
1277         return 0;
1278 }
1279
1280 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1281                                int size, bool zero_size_allowed)
1282 {
1283         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1284         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1285         int err;
1286
1287         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
1288          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
1289          * offset.
1290          */
1291
1292         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
1293          * detail to prove they're safe.
1294          */
1295         if (reg->smin_value < 0) {
1296                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1297                         regno);
1298                 return -EACCES;
1299         }
1300         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
1301         if (err) {
1302                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
1303                 return err;
1304         }
1305         return err;
1306 }
1307
1308 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
1309 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
1310                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
1311 {
1312         struct bpf_insn_access_aux info = {
1313                 .reg_type = *reg_type,
1314         };
1315
1316         if (env->ops->is_valid_access &&
1317             env->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
1318                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
1319                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
1320                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
1321                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
1322                  * will only allow for whole field access and rejects any other
1323                  * type of narrower access.
1324                  */
1325                 *reg_type = info.reg_type;
1326
1327                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
1328                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
1329                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
1330                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
1331                 return 0;
1332         }
1333
1334         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
1335         return -EACCES;
1336 }
1337
1338 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
1339                                const struct bpf_reg_state *reg)
1340 {
1341         if (allow_ptr_leaks)
1342                 return false;
1343
1344         return reg->type != SCALAR_VALUE;
1345 }
1346
1347 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1348 {
1349         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, cur_regs(env) + regno);
1350 }
1351
1352 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1353 {
1354         const struct bpf_reg_state *reg = cur_regs(env) + regno;
1355
1356         return reg->type == PTR_TO_CTX;
1357 }
1358
1359 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1360 {
1361         const struct bpf_reg_state *reg = cur_regs(env) + regno;
1362
1363         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1364 }
1365
1366 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1367                                    const struct bpf_reg_state *reg,
1368                                    int off, int size, bool strict)
1369 {
1370         struct tnum reg_off;
1371         int ip_align;
1372
1373         /* Byte size accesses are always allowed. */
1374         if (!strict || size == 1)
1375                 return 0;
1376
1377         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
1378          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
1379          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
1380          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
1381          * to this code only in strict mode where we want to emulate
1382          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
1383          * unconditional IP align value of '2'.
1384          */
1385         ip_align = 2;
1386
1387         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1388         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1389                 char tn_buf[48];
1390
1391                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1392                 verbose(env,
1393                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1394                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1395                 return -EACCES;
1396         }
1397
1398         return 0;
1399 }
1400
1401 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1402                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1403                                        const char *pointer_desc,
1404                                        int off, int size, bool strict)
1405 {
1406         struct tnum reg_off;
1407
1408         /* Byte size accesses are always allowed. */
1409         if (!strict || size == 1)
1410                 return 0;
1411
1412         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1413         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1414                 char tn_buf[48];
1415
1416                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1417                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1418                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1419                 return -EACCES;
1420         }
1421
1422         return 0;
1423 }
1424
1425 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1426                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
1427                                int size, bool strict_alignment_once)
1428 {
1429         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
1430         const char *pointer_desc = "";
1431
1432         switch (reg->type) {
1433         case PTR_TO_PACKET:
1434         case PTR_TO_PACKET_META:
1435                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1436                  * right in front, treat it the very same way.
1437                  */
1438                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1439         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1440                 pointer_desc = "value ";
1441                 break;
1442         case PTR_TO_CTX:
1443                 pointer_desc = "context ";
1444                 break;
1445         case PTR_TO_STACK:
1446                 pointer_desc = "stack ";
1447                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
1448                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
1449                  * aligned.
1450                  */
1451                 strict = true;
1452                 break;
1453         default:
1454                 break;
1455         }
1456         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1457                                            strict);
1458 }
1459
1460 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
1461                               const struct bpf_func_state *func,
1462                               int off)
1463 {
1464         u16 stack = env->subprog_stack_depth[func->subprogno];
1465
1466         if (stack >= -off)
1467                 return 0;
1468
1469         /* update known max for given subprogram */
1470         env->subprog_stack_depth[func->subprogno] = -off;
1471         return 0;
1472 }
1473
1474 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
1475  * and recursively walk all callees that given function can call.
1476  * Ignore jump and exit insns.
1477  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
1478  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
1479  */
1480 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
1481 {
1482         int depth = 0, frame = 0, subprog = 0, i = 0, subprog_end;
1483         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1484         int insn_cnt = env->prog->len;
1485         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
1486         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
1487
1488 process_func:
1489         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
1490          * of interpreter stack size
1491          */
1492         depth += round_up(max_t(u32, env->subprog_stack_depth[subprog], 1), 32);
1493         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
1494                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
1495                         frame + 1, depth);
1496                 return -EACCES;
1497         }
1498 continue_func:
1499         if (env->subprog_cnt == subprog)
1500                 subprog_end = insn_cnt;
1501         else
1502                 subprog_end = env->subprog_starts[subprog];
1503         for (; i < subprog_end; i++) {
1504                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1505                         continue;
1506                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1507                         continue;
1508                 /* remember insn and function to return to */
1509                 ret_insn[frame] = i + 1;
1510                 ret_prog[frame] = subprog;
1511
1512                 /* find the callee */
1513                 i = i + insn[i].imm + 1;
1514                 subprog = find_subprog(env, i);
1515                 if (subprog < 0) {
1516                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
1517                                   i);
1518                         return -EFAULT;
1519                 }
1520                 subprog++;
1521                 frame++;
1522                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
1523                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. Call stack is too deep\n");
1524                         return -EFAULT;
1525                 }
1526                 goto process_func;
1527         }
1528         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
1529          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
1530          */
1531         if (frame == 0)
1532                 return 0;
1533         depth -= round_up(max_t(u32, env->subprog_stack_depth[subprog], 1), 32);
1534         frame--;
1535         i = ret_insn[frame];
1536         subprog = ret_prog[frame];
1537         goto continue_func;
1538 }
1539
1540 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
1541 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
1542                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
1543 {
1544         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
1545
1546         subprog = find_subprog(env, start);
1547         if (subprog < 0) {
1548                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
1549                           start);
1550                 return -EFAULT;
1551         }
1552         subprog++;
1553         return env->subprog_stack_depth[subprog];
1554 }
1555 #endif
1556
1557 /* truncate register to smaller size (in bytes)
1558  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
1559  */
1560 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
1561 {
1562         u64 mask;
1563
1564         /* clear high bits in bit representation */
1565         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
1566
1567         /* fix arithmetic bounds */
1568         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
1569         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
1570                 reg->umin_value &= mask;
1571                 reg->umax_value &= mask;
1572         } else {
1573                 reg->umin_value = 0;
1574                 reg->umax_value = mask;
1575         }
1576         reg->smin_value = reg->umin_value;
1577         reg->smax_value = reg->umax_value;
1578 }
1579
1580 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1581  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1582  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1583  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1584  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1585  */
1586 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
1587                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1588                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
1589 {
1590         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1591         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1592         struct bpf_func_state *state;
1593         int size, err = 0;
1594
1595         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1596         if (size < 0)
1597                 return size;
1598
1599         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1600         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
1601         if (err)
1602                 return err;
1603
1604         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1605         off += reg->off;
1606
1607         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1608                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1609                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1610                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1611                         return -EACCES;
1612                 }
1613
1614                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
1615                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1616                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1617
1618         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1619                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1620
1621                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1622                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1623                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1624                         return -EACCES;
1625                 }
1626                 /* ctx accesses must be at a fixed offset, so that we can
1627                  * determine what type of data were returned.
1628                  */
1629                 if (reg->off) {
1630                         verbose(env,
1631                                 "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d+%d, ctx+const is allowed, ctx+const+const is not\n",
1632                                 regno, reg->off, off - reg->off);
1633                         return -EACCES;
1634                 }
1635                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1636                         char tn_buf[48];
1637
1638                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1639                         verbose(env,
1640                                 "variable ctx access var_off=%s off=%d size=%d",
1641                                 tn_buf, off, size);
1642                         return -EACCES;
1643                 }
1644                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1645                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1646                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1647                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
1648                          * case, we know the offset is zero.
1649                          */
1650                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1651                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1652                         else
1653                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
1654                                                     value_regno);
1655                         regs[value_regno].id = 0;
1656                         regs[value_regno].off = 0;
1657                         regs[value_regno].range = 0;
1658                         regs[value_regno].type = reg_type;
1659                 }
1660
1661         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1662                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1663                  * determine what type of data were returned.
1664                  * See check_stack_read().
1665                  */
1666                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1667                         char tn_buf[48];
1668
1669                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1670                         verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1671                                 tn_buf, off, size);
1672                         return -EACCES;
1673                 }
1674                 off += reg->var_off.value;
1675                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1676                         verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off,
1677                                 size);
1678                         return -EACCES;
1679                 }
1680
1681                 state = func(env, reg);
1682                 err = update_stack_depth(env, state, off);
1683                 if (err)
1684                         return err;
1685
1686                 if (t == BPF_WRITE)
1687                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
1688                                                 value_regno);
1689                 else
1690                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
1691                                                value_regno);
1692         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
1693                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1694                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
1695                         return -EACCES;
1696                 }
1697                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1698                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1699                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
1700                                 value_regno);
1701                         return -EACCES;
1702                 }
1703                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
1704                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1705                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1706         } else {
1707                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
1708                         reg_type_str[reg->type]);
1709                 return -EACCES;
1710         }
1711
1712         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1713             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1714                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1715                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
1716         }
1717         return err;
1718 }
1719
1720 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1721 {
1722         int err;
1723
1724         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1725             insn->imm != 0) {
1726                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
1727                 return -EINVAL;
1728         }
1729
1730         /* check src1 operand */
1731         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1732         if (err)
1733                 return err;
1734
1735         /* check src2 operand */
1736         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1737         if (err)
1738                 return err;
1739
1740         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1741                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1742                 return -EACCES;
1743         }
1744
1745         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
1746             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg)) {
1747                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
1748                         insn->dst_reg, is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ?
1749                         "context" : "packet");
1750                 return -EACCES;
1751         }
1752
1753         /* check whether atomic_add can read the memory */
1754         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1755                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
1756         if (err)
1757                 return err;
1758
1759         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1760         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1761                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
1762 }
1763
1764 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1765  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1766  * and all elements of stack are initialized.
1767  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1768  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1769  */
1770 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1771                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1772                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1773 {
1774         struct bpf_reg_state *reg = cur_regs(env) + regno;
1775         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
1776         int off, i, slot, spi;
1777
1778         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
1779                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
1780                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1781                     register_is_null(reg))
1782                         return 0;
1783
1784                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1785                         reg_type_str[reg->type],
1786                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1787                 return -EACCES;
1788         }
1789
1790         /* Only allow fixed-offset stack reads */
1791         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1792                 char tn_buf[48];
1793
1794                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1795                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
1796                         regno, tn_buf);
1797                 return -EACCES;
1798         }
1799         off = reg->off + reg->var_off.value;
1800         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1801             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
1802                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1803                         regno, off, access_size);
1804                 return -EACCES;
1805         }
1806
1807         if (meta && meta->raw_mode) {
1808                 meta->access_size = access_size;
1809                 meta->regno = regno;
1810                 return 0;
1811         }
1812
1813         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1814                 u8 *stype;
1815
1816                 slot = -(off + i) - 1;
1817                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1818                 if (state->allocated_stack <= slot)
1819                         goto err;
1820                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
1821                 if (*stype == STACK_MISC)
1822                         goto mark;
1823                 if (*stype == STACK_ZERO) {
1824                         /* helper can write anything into the stack */
1825                         *stype = STACK_MISC;
1826                         goto mark;
1827                 }
1828 err:
1829                 verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1830                         off, i, access_size);
1831                 return -EACCES;
1832 mark:
1833                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
1834                  * the whole slot to be marked as 'read'
1835                  */
1836                 mark_stack_slot_read(env, env->cur_state, env->cur_state->parent,
1837                                      spi, state->frameno);
1838         }
1839         return update_stack_depth(env, state, off);
1840 }
1841
1842 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1843                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1844                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1845 {
1846         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1847
1848         switch (reg->type) {
1849         case PTR_TO_PACKET:
1850         case PTR_TO_PACKET_META:
1851                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
1852                                            zero_size_allowed);
1853         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1854                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
1855                                         zero_size_allowed);
1856         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
1857                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1858                                             zero_size_allowed, meta);
1859         }
1860 }
1861
1862 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
1863 {
1864         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1865                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
1866                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1867 }
1868
1869 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
1870 {
1871         return type == ARG_CONST_SIZE ||
1872                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
1873 }
1874
1875 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1876                           enum bpf_arg_type arg_type,
1877                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1878 {
1879         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1880         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1881         int err = 0;
1882
1883         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1884                 return 0;
1885
1886         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
1887         if (err)
1888                 return err;
1889
1890         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1891                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1892                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
1893                                 regno);
1894                         return -EACCES;
1895                 }
1896                 return 0;
1897         }
1898
1899         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
1900             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1901                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
1902                 return -EACCES;
1903         }
1904
1905         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1906             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1907                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1908                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1909                     type != expected_type)
1910                         goto err_type;
1911         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1912                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1913                 expected_type = SCALAR_VALUE;
1914                 if (type != expected_type)
1915                         goto err_type;
1916         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1917                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1918                 if (type != expected_type)
1919                         goto err_type;
1920         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1921                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1922                 if (type != expected_type)
1923                         goto err_type;
1924         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
1925                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1926                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1927                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
1928                  * happens during stack boundary checking.
1929                  */
1930                 if (register_is_null(reg) &&
1931                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
1932                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1933                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1934                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1935                          type != expected_type)
1936                         goto err_type;
1937                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1938         } else {
1939                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1940                 return -EFAULT;
1941         }
1942
1943         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1944                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1945                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1946         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1947                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1948                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1949                  * stack limits and initialized
1950                  */
1951                 if (!meta->map_ptr) {
1952                         /* in function declaration map_ptr must come before
1953                          * map_key, so that it's verified and known before
1954                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1955                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1956                          */
1957                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
1958                         return -EACCES;
1959                 }
1960                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1961                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1962                                                   meta->map_ptr->key_size,
1963                                                   false);
1964                 else
1965                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1966                                                    meta->map_ptr->key_size,
1967                                                    false, NULL);
1968         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1969                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1970                  * check [value, value + map->value_size) validity
1971                  */
1972                 if (!meta->map_ptr) {
1973                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1974                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
1975                         return -EACCES;
1976                 }
1977                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1978                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1979                                                   meta->map_ptr->value_size,
1980                                                   false);
1981                 else
1982                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1983                                                    meta->map_ptr->value_size,
1984                                                    false, NULL);
1985         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
1986                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1987
1988                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
1989                  * happens using its boundaries.
1990                  */
1991                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
1992                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1993                          * mode so that the program is required to
1994                          * initialize all the memory that the helper could
1995                          * just partially fill up.
1996                          */
1997                         meta = NULL;
1998
1999                 if (reg->smin_value < 0) {
2000                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
2001                                 regno);
2002                         return -EACCES;
2003                 }
2004
2005                 if (reg->umin_value == 0) {
2006                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
2007                                                       zero_size_allowed,
2008                                                       meta);
2009                         if (err)
2010                                 return err;
2011                 }
2012
2013                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
2014                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
2015                                 regno);
2016                         return -EACCES;
2017                 }
2018                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
2019                                               reg->umax_value,
2020                                               zero_size_allowed, meta);
2021         }
2022
2023         return err;
2024 err_type:
2025         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2026                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
2027         return -EACCES;
2028 }
2029
2030 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
2031                                         struct bpf_map *map, int func_id)
2032 {
2033         if (!map)
2034                 return 0;
2035
2036         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
2037         switch (map->map_type) {
2038         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
2039                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
2040                         goto error;
2041                 break;
2042         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
2043                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
2044                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
2045                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
2046                         goto error;
2047                 break;
2048         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
2049                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
2050                         goto error;
2051                 break;
2052         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
2053                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
2054                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
2055                         goto error;
2056                 break;
2057         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
2058          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
2059          * for now.
2060          */
2061         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
2062                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2063                         goto error;
2064                 break;
2065         /* Restrict bpf side of cpumap, open when use-cases appear */
2066         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
2067                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2068                         goto error;
2069                 break;
2070         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
2071         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
2072                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
2073                         goto error;
2074                 break;
2075         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
2076                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
2077                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
2078                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem)
2079                         goto error;
2080                 break;
2081         default:
2082                 break;
2083         }
2084
2085         /* ... and second from the function itself. */
2086         switch (func_id) {
2087         case BPF_FUNC_tail_call:
2088                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
2089                         goto error;
2090                 if (env->subprog_cnt) {
2091                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
2092                         return -EINVAL;
2093                 }
2094                 break;
2095         case BPF_FUNC_perf_event_read:
2096         case BPF_FUNC_perf_event_output:
2097         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
2098                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
2099                         goto error;
2100                 break;
2101         case BPF_FUNC_get_stackid:
2102                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
2103                         goto error;
2104                 break;
2105         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
2106         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
2107                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
2108                         goto error;
2109                 break;
2110         case BPF_FUNC_redirect_map:
2111                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
2112                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP)
2113                         goto error;
2114                 break;
2115         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
2116                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
2117                         goto error;
2118                 break;
2119         case BPF_FUNC_sock_map_update:
2120                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
2121                         goto error;
2122                 break;
2123         default:
2124                 break;
2125         }
2126
2127         return 0;
2128 error:
2129         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
2130                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
2131         return -EINVAL;
2132 }
2133
2134 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2135 {
2136         int count = 0;
2137
2138         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2139                 count++;
2140         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2141                 count++;
2142         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2143                 count++;
2144         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2145                 count++;
2146         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2147                 count++;
2148
2149         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
2150          * which is sufficient for the helper functions we have
2151          * right now.
2152          */
2153         return count <= 1;
2154 }
2155
2156 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
2157                                     enum bpf_arg_type arg_next)
2158 {
2159         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
2160                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
2161                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
2162                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
2163 }
2164
2165 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2166 {
2167         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
2168          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
2169          * to be paired, so make sure there's no buggy
2170          * helper function specification.
2171          */
2172         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
2173             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
2174             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
2175             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
2176             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
2177             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
2178                 return false;
2179
2180         return true;
2181 }
2182
2183 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn)
2184 {
2185         return check_raw_mode_ok(fn) &&
2186                check_arg_pair_ok(fn) ? 0 : -EINVAL;
2187 }
2188
2189 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
2190  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
2191  */
2192 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
2193                                      struct bpf_func_state *state)
2194 {
2195         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2196         int i;
2197
2198         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2199                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
2200                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
2201
2202         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2203                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2204                         continue;
2205                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
2206                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
2207                         __mark_reg_unknown(reg);
2208         }
2209 }
2210
2211 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
2212 {
2213         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2214         int i;
2215
2216         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
2217                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
2218 }
2219
2220 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
2221                            int *insn_idx)
2222 {
2223         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
2224         struct bpf_func_state *caller, *callee;
2225         int i, subprog, target_insn;
2226
2227         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
2228                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
2229                         state->curframe + 2);
2230                 return -E2BIG;
2231         }
2232
2233         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
2234         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
2235         if (subprog < 0) {
2236                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2237                         target_insn + 1);
2238                 return -EFAULT;
2239         }
2240
2241         caller = state->frame[state->curframe];
2242         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
2243                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
2244                         state->curframe + 1);
2245                 return -EFAULT;
2246         }
2247
2248         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
2249         if (!callee)
2250                 return -ENOMEM;
2251         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
2252
2253         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
2254          * into its own stack before reading from it.
2255          * callee can read/write into caller's stack
2256          */
2257         init_func_state(env, callee,
2258                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
2259                         *insn_idx /* callsite */,
2260                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
2261                         subprog + 1 /* subprog number within this prog */);
2262
2263         /* copy r1 - r5 args that callee can access */
2264         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
2265                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
2266
2267         /* after the call regsiters r0 - r5 were scratched */
2268         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2269                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
2270                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2271         }
2272
2273         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
2274         state->curframe++;
2275
2276         /* and go analyze first insn of the callee */
2277         *insn_idx = target_insn;
2278
2279         if (env->log.level) {
2280                 verbose(env, "caller:\n");
2281                 print_verifier_state(env, caller);
2282                 verbose(env, "callee:\n");
2283                 print_verifier_state(env, callee);
2284         }
2285         return 0;
2286 }
2287
2288 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
2289 {
2290         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
2291         struct bpf_func_state *caller, *callee;
2292         struct bpf_reg_state *r0;
2293
2294         callee = state->frame[state->curframe];
2295         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
2296         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
2297                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
2298                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
2299                  * since these pointers are valid. Only current stack
2300                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
2301                  * but let's be conservative
2302                  */
2303                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
2304                 return -EINVAL;
2305         }
2306
2307         state->curframe--;
2308         caller = state->frame[state->curframe];
2309         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
2310         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
2311
2312         *insn_idx = callee->callsite + 1;
2313         if (env->log.level) {
2314                 verbose(env, "returning from callee:\n");
2315                 print_verifier_state(env, callee);
2316                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
2317                 print_verifier_state(env, caller);
2318         }
2319         /* clear everything in the callee */
2320         free_func_state(callee);
2321         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
2322         return 0;
2323 }
2324
2325 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
2326 {
2327         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
2328         struct bpf_reg_state *regs;
2329         struct bpf_call_arg_meta meta;
2330         bool changes_data;
2331         int i, err;
2332
2333         /* find function prototype */
2334         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
2335                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
2336                         func_id);
2337                 return -EINVAL;
2338         }
2339
2340         if (env->ops->get_func_proto)
2341                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id);
2342         if (!fn) {
2343                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
2344                         func_id);
2345                 return -EINVAL;
2346         }
2347
2348         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
2349         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
2350                 verbose(env, "cannot call GPL only function from proprietary program\n");
2351                 return -EINVAL;
2352         }
2353
2354         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
2355         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
2356         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
2357                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
2358                         func_id_name(func_id), func_id);
2359                 return -EINVAL;
2360         }
2361
2362         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
2363         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
2364
2365         err = check_func_proto(fn);
2366         if (err) {
2367                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
2368                         func_id_name(func_id), func_id);
2369                 return err;
2370         }
2371
2372         /* check args */
2373         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
2374         if (err)
2375                 return err;
2376         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
2377         if (err)
2378                 return err;
2379         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
2380                 if (meta.map_ptr == NULL) {
2381                         verbose(env, "verifier bug\n");
2382                         return -EINVAL;
2383                 }
2384                 env->insn_aux_data[insn_idx].map_ptr = meta.map_ptr;
2385         }
2386         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
2387         if (err)
2388                 return err;
2389         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
2390         if (err)
2391                 return err;
2392         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
2393         if (err)
2394                 return err;
2395
2396         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
2397          * is inferred from register state.
2398          */
2399         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
2400                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
2401                                        BPF_WRITE, -1, false);
2402                 if (err)
2403                         return err;
2404         }
2405
2406         regs = cur_regs(env);
2407         /* reset caller saved regs */
2408         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2409                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
2410                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2411         }
2412
2413         /* update return register (already marked as written above) */
2414         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
2415                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
2416                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
2417         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
2418                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
2419         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2420                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
2421
2422                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
2423                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
2424                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
2425                 regs[BPF_REG_0].off = 0;
2426                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
2427                  * can check 'value_size' boundary of memory access
2428                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
2429                  */
2430                 if (meta.map_ptr == NULL) {
2431                         verbose(env,
2432                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
2433                         return -EINVAL;
2434                 }
2435                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
2436                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
2437                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
2438                 if (!insn_aux->map_ptr)
2439                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
2440                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
2441                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
2442         } else {
2443                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
2444                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
2445                 return -EINVAL;
2446         }
2447
2448         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
2449         if (err)
2450                 return err;
2451
2452         if (changes_data)
2453                 clear_all_pkt_pointers(env);
2454         return 0;
2455 }
2456
2457 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
2458 {
2459         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
2460         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
2461
2462         if (b < 0)
2463                 return res > a;
2464         return res < a;
2465 }
2466
2467 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
2468 {
2469         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
2470         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
2471
2472         if (b < 0)
2473                 return res < a;
2474         return res > a;
2475 }
2476
2477 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
2478                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2479                                   enum bpf_reg_type type)
2480 {
2481         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
2482         s64 val = reg->var_off.value;
2483         s64 smin = reg->smin_value;
2484
2485         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
2486                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
2487                         reg_type_str[type], val);
2488                 return false;
2489         }
2490
2491         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
2492                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
2493                         reg_type_str[type], reg->off);
2494                 return false;
2495         }
2496
2497         if (smin == S64_MIN) {
2498                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
2499                         reg_type_str[type]);
2500                 return false;
2501         }
2502
2503         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
2504                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
2505                         smin, reg_type_str[type]);
2506                 return false;
2507         }
2508
2509         return true;
2510 }
2511
2512 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
2513  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
2514  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
2515  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
2516  */
2517 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2518                                    struct bpf_insn *insn,
2519                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
2520                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
2521 {
2522         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2523         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2524         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
2525         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
2526         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
2527             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
2528         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
2529             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
2530         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2531         u32 dst = insn->dst_reg;
2532
2533         dst_reg = &regs[dst];
2534
2535         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
2536             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
2537                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
2538                  * e.g. dead branches.
2539                  */
2540                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2541                 return 0;
2542         }
2543
2544         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2545                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
2546                 verbose(env,
2547                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
2548                         dst);
2549                 return -EACCES;
2550         }
2551
2552         if (ptr_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2553                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL prohibited, null-check it first\n",
2554                         dst);
2555                 return -EACCES;
2556         }
2557         if (ptr_reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
2558                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on CONST_PTR_TO_MAP prohibited\n",
2559                         dst);
2560                 return -EACCES;
2561         }
2562         if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
2563                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_PACKET_END prohibited\n",
2564                         dst);
2565                 return -EACCES;
2566         }
2567
2568         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
2569          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
2570          */
2571         dst_reg->type = ptr_reg->type;
2572         dst_reg->id = ptr_reg->id;
2573
2574         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
2575             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
2576                 return -EINVAL;
2577
2578         switch (opcode) {
2579         case BPF_ADD:
2580                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
2581                  * the s32 'off' field
2582                  */
2583                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
2584                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
2585                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
2586                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
2587                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
2588                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
2589                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
2590                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
2591                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
2592                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
2593                         break;
2594                 }
2595                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
2596                  * == 0, since it's a scalar.
2597                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
2598                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
2599                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
2600                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
2601                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
2602                  * from ptr_reg.
2603                  */
2604                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
2605                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
2606                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2607                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2608                 } else {
2609                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
2610                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
2611                 }
2612                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
2613                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
2614                         dst_reg->umin_value = 0;
2615                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2616                 } else {
2617                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
2618                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
2619                 }
2620                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
2621                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
2622                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
2623                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
2624                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
2625                         dst_reg->range = 0;
2626                 }
2627                 break;
2628         case BPF_SUB:
2629                 if (dst_reg == off_reg) {
2630                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
2631                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
2632                                 dst);
2633                         return -EACCES;
2634                 }
2635                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
2636                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
2637                  * be able to deal with it.
2638                  */
2639                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
2640                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
2641                                 dst);
2642                         return -EACCES;
2643                 }
2644                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
2645                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
2646                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
2647                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
2648                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
2649                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
2650                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
2651                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
2652                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
2653                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
2654                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
2655                         break;
2656                 }
2657                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
2658                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
2659                  */
2660                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
2661                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
2662                         /* Overflow possible, we know nothing */
2663                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2664                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2665                 } else {
2666                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
2667                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
2668                 }
2669                 if (umin_ptr < umax_val) {
2670                         /* Overflow possible, we know nothing */
2671                         dst_reg->umin_value = 0;
2672                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2673                 } else {
2674                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2675                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
2676                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
2677                 }
2678                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
2679                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
2680                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
2681                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
2682                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
2683                         if (smin_val < 0)
2684                                 dst_reg->range = 0;
2685                 }
2686                 break;
2687         case BPF_AND:
2688         case BPF_OR:
2689         case BPF_XOR:
2690                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
2691                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
2692                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2693                 return -EACCES;
2694         default:
2695                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
2696                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
2697                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2698                 return -EACCES;
2699         }
2700
2701         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
2702                 return -EINVAL;
2703
2704         __update_reg_bounds(dst_reg);
2705         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2706         __reg_bound_offset(dst_reg);
2707         return 0;
2708 }
2709
2710 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
2711  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
2712  * need extra checks in the 32-bit case.
2713  */
2714 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2715                                       struct bpf_insn *insn,
2716                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
2717                                       struct bpf_reg_state src_reg)
2718 {
2719         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2720         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2721         bool src_known, dst_known;
2722         s64 smin_val, smax_val;
2723         u64 umin_val, umax_val;
2724         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
2725
2726         smin_val = src_reg.smin_value;
2727         smax_val = src_reg.smax_value;
2728         umin_val = src_reg.umin_value;
2729         umax_val = src_reg.umax_value;
2730         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
2731         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
2732
2733         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
2734             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
2735                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
2736                  * e.g. dead branches.
2737                  */
2738                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2739                 return 0;
2740         }
2741
2742         if (!src_known &&
2743             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
2744                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2745                 return 0;
2746         }
2747
2748         switch (opcode) {
2749         case BPF_ADD:
2750                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
2751                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
2752                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2753                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2754                 } else {
2755                         dst_reg->smin_value += smin_val;
2756                         dst_reg->smax_value += smax_val;
2757                 }
2758                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
2759                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
2760                         dst_reg->umin_value = 0;
2761                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2762                 } else {
2763                         dst_reg->umin_value += umin_val;
2764                         dst_reg->umax_value += umax_val;
2765                 }
2766                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2767                 break;
2768         case BPF_SUB:
2769                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
2770                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
2771                         /* Overflow possible, we know nothing */
2772                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2773                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2774                 } else {
2775                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
2776                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
2777                 }
2778                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
2779                         /* Overflow possible, we know nothing */
2780                         dst_reg->umin_value = 0;
2781                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2782                 } else {
2783                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2784                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
2785                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
2786                 }
2787                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2788                 break;
2789         case BPF_MUL:
2790                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2791                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
2792                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
2793                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2794                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2795                         break;
2796                 }
2797                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
2798                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
2799                  */
2800                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
2801                         /* Potential overflow, we know nothing */
2802                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2803                         /* (except what we can learn from the var_off) */
2804                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2805                         break;
2806                 }
2807                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
2808                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
2809                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
2810                         /* Overflow possible, we know nothing */
2811                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2812                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2813                 } else {
2814                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2815                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2816                 }
2817                 break;
2818         case BPF_AND:
2819                 if (src_known && dst_known) {
2820                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
2821                                                   src_reg.var_off.value);
2822                         break;
2823                 }
2824                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
2825                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
2826                  */
2827                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2828                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
2829                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
2830                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2831                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
2832                          * ain't nobody got time for that.
2833                          */
2834                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2835                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2836                 } else {
2837                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
2838                          * cast result into s64.
2839                          */
2840                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2841                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2842                 }
2843                 /* We may learn something more from the var_off */
2844                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2845                 break;
2846         case BPF_OR:
2847                 if (src_known && dst_known) {
2848                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
2849                                                   src_reg.var_off.value);
2850                         break;
2851                 }
2852                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
2853                  * maximum of the operands' minima
2854                  */
2855                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2856                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
2857                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
2858                                       dst_reg->var_off.mask;
2859                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2860                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
2861                          * ain't nobody got time for that.
2862                          */
2863                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2864                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2865                 } else {
2866                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
2867                          * cast result into s64.
2868                          */
2869                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2870                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2871                 }
2872                 /* We may learn something more from the var_off */
2873                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2874                 break;
2875         case BPF_LSH:
2876                 if (umax_val >= insn_bitness) {
2877                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
2878                          * This includes shifts by a negative number.
2879                          */
2880                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2881                         break;
2882                 }
2883                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
2884                  * up from var_off)
2885                  */
2886                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2887                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2888                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
2889                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
2890                         dst_reg->umin_value = 0;
2891                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2892                 } else {
2893                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
2894                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
2895                 }
2896                 if (src_known)
2897                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
2898                 else
2899                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(tnum_unknown, umin_val);
2900                 /* We may learn something more from the var_off */
2901                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2902                 break;
2903         case BPF_RSH:
2904                 if (umax_val >= insn_bitness) {
2905                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
2906                          * This includes shifts by a negative number.
2907                          */
2908                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2909                         break;
2910                 }
2911                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
2912                  * be negative, then either:
2913                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
2914                  *    unknown, so we lose our signed bounds
2915                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
2916                  *    signed bounds
2917                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
2918                  *    about the result
2919                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
2920                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
2921                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
2922                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
2923                  * var_off of the result.
2924                  */
2925                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2926                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2927                 if (src_known)
2928                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off,
2929                                                        umin_val);
2930                 else
2931                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(tnum_unknown, umin_val);
2932                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
2933                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
2934                 /* We may learn something more from the var_off */
2935                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2936                 break;
2937         default:
2938                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2939                 break;
2940         }
2941
2942         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2943                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
2944                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
2945                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
2946         }
2947
2948         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2949         __reg_bound_offset(dst_reg);
2950         return 0;
2951 }
2952
2953 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
2954  * and var_off.
2955  */
2956 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2957                                    struct bpf_insn *insn)
2958 {
2959         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2960         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2961         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
2962         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
2963         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2964
2965         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2966         src_reg = NULL;
2967         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
2968                 ptr_reg = dst_reg;
2969         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2970                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
2971                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2972                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2973                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
2974                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
2975                                  * pointer subtraction
2976                                  */
2977                                 if (opcode == BPF_SUB){
2978                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2979                                         return 0;
2980                                 }
2981                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
2982                                         insn->dst_reg,
2983                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2984                                 return -EACCES;
2985                         } else {
2986                                 /* scalar += pointer
2987                                  * This is legal, but we have to reverse our
2988                                  * src/dest handling in computing the range
2989                                  */
2990                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2991                                                                src_reg, dst_reg);
2992                         }
2993                 } else if (ptr_reg) {
2994                         /* pointer += scalar */
2995                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2996                                                        dst_reg, src_reg);
2997                 }
2998         } else {
2999                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
3000                  * need to be able to read from this state.
3001                  */
3002                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
3003                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
3004                 src_reg = &off_reg;
3005                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
3006                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3007                                                        ptr_reg, src_reg);
3008         }
3009
3010         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
3011         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
3012                 print_verifier_state(env, state);
3013                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
3014                 return -EINVAL;
3015         }
3016         if (WARN_ON(!src_reg)) {
3017                 print_verifier_state(env, state);
3018                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
3019                 return -EINVAL;
3020         }
3021         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
3022 }
3023
3024 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
3025 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3026 {
3027         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3028         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3029         int err;
3030
3031         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
3032                 if (opcode == BPF_NEG) {
3033                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
3034                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3035                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
3036                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
3037                                 return -EINVAL;
3038                         }
3039                 } else {
3040                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3041                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
3042                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3043                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
3044                                 return -EINVAL;
3045                         }
3046                 }
3047
3048                 /* check src operand */
3049                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3050                 if (err)
3051                         return err;
3052
3053                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
3054                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
3055                                 insn->dst_reg);
3056                         return -EACCES;
3057                 }
3058
3059                 /* check dest operand */
3060                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3061                 if (err)
3062                         return err;
3063
3064         } else if (opcode == BPF_MOV) {
3065
3066                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3067                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
3068                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
3069                                 return -EINVAL;
3070                         }
3071
3072                         /* check src operand */
3073                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3074                         if (err)
3075                                 return err;
3076                 } else {
3077                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
3078                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
3079                                 return -EINVAL;
3080                         }
3081                 }
3082
3083                 /* check dest operand */
3084                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3085                 if (err)
3086                         return err;
3087
3088                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3089                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3090                                 /* case: R1 = R2
3091                                  * copy register state to dest reg
3092                                  */
3093                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
3094                                 regs[insn->dst_reg].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
3095                         } else {
3096                                 /* R1 = (u32) R2 */
3097                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
3098                                         verbose(env,
3099                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
3100                                                 insn->src_reg);
3101                                         return -EACCES;
3102                                 }
3103                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3104                                 coerce_reg_to_size(&regs[insn->dst_reg], 4);
3105                         }
3106                 } else {
3107                         /* case: R = imm
3108                          * remember the value we stored into this reg
3109                          */
3110                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3111                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3112                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
3113                                                  insn->imm);
3114                         } else {
3115                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
3116                                                  (u32)insn->imm);
3117                         }
3118                 }
3119
3120         } else if (opcode > BPF_END) {
3121                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
3122                 return -EINVAL;
3123
3124         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
3125
3126                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3127                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
3128                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
3129                                 return -EINVAL;
3130                         }
3131                         /* check src1 operand */
3132                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3133                         if (err)
3134                                 return err;
3135                 } else {
3136                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
3137                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
3138                                 return -EINVAL;
3139                         }
3140                 }
3141
3142                 /* check src2 operand */
3143                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3144                 if (err)
3145                         return err;
3146
3147                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
3148                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
3149                         verbose(env, "div by zero\n");
3150                         return -EINVAL;
3151                 }
3152
3153                 if (opcode == BPF_ARSH && BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
3154                         verbose(env, "BPF_ARSH not supported for 32 bit ALU\n");
3155                         return -EINVAL;
3156                 }
3157
3158                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
3159                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
3160                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
3161
3162                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
3163                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
3164                                 return -EINVAL;
3165                         }
3166                 }
3167
3168                 /* check dest operand */
3169                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3170                 if (err)
3171                         return err;
3172
3173                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
3174         }
3175
3176         return 0;
3177 }
3178
3179 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
3180                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
3181                                    enum bpf_reg_type type,
3182                                    bool range_right_open)
3183 {
3184         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3185         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3186         u16 new_range;
3187         int i, j;
3188
3189         if (dst_reg->off < 0 ||
3190             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
3191                 /* This doesn't give us any range */
3192                 return;
3193
3194         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
3195             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
3196                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
3197                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
3198                  */
3199                 return;
3200
3201         new_range = dst_reg->off;
3202         if (range_right_open)
3203                 new_range--;
3204
3205         /* Examples for register markings:
3206          *
3207          * pkt_data in dst register:
3208          *
3209          *   r2 = r3;
3210          *   r2 += 8;
3211          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
3212          *   <access okay>
3213          *
3214          *   r2 = r3;
3215          *   r2 += 8;
3216          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
3217          *   <handle exception>
3218          *
3219          *   Where:
3220          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
3221          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
3222          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
3223          *
3224          * pkt_data in src register:
3225          *
3226          *   r2 = r3;
3227          *   r2 += 8;
3228          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
3229          *   <handle exception>
3230          *
3231          *   r2 = r3;
3232          *   r2 += 8;
3233          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
3234          *   <access okay>
3235          *
3236          *   Where:
3237          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
3238          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
3239          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
3240          *
3241          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
3242          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
3243          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
3244          * the check.
3245          */
3246
3247         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
3248          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
3249          * the range won't allow anything.
3250          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
3251          */
3252         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3253                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
3254                         /* keep the maximum range already checked */
3255                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
3256
3257         for (j = 0; j <= vstate->curframe; j++) {
3258                 state = vstate->frame[j];
3259                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
3260                         if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3261                                 continue;
3262                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
3263                         if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
3264                                 reg->range = max(reg->range, new_range);
3265                 }
3266         }
3267 }
3268
3269 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
3270  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
3271  * simply doing a BPF_K check.
3272  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
3273  */
3274 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
3275                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
3276                             u8 opcode)
3277 {
3278         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
3279          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
3280          * the same object, but we don't bother with that.
3281          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
3282          * only need to check one of them for pointerness.
3283          */
3284         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
3285                 return;
3286
3287         switch (opcode) {
3288         case BPF_JEQ:
3289                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
3290                  * true then we know for sure.
3291                  */
3292                 __mark_reg_known(true_reg, val);
3293                 break;
3294         case BPF_JNE:
3295                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
3296                  * we know the value for sure;
3297                  */
3298                 __mark_reg_known(false_reg, val);
3299                 break;
3300         case BPF_JGT:
3301                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
3302                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
3303                 break;
3304         case BPF_JSGT:
3305                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
3306                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
3307                 break;
3308         case BPF_JLT:
3309                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
3310                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
3311                 break;
3312         case BPF_JSLT:
3313                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
3314                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
3315                 break;
3316         case BPF_JGE:
3317                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
3318                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
3319                 break;
3320         case BPF_JSGE:
3321                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
3322                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
3323                 break;
3324         case BPF_JLE:
3325                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
3326                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
3327                 break;
3328         case BPF_JSLE:
3329                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
3330                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
3331                 break;
3332         default:
3333                 break;
3334         }
3335
3336         __reg_deduce_bounds(false_reg);
3337         __reg_deduce_bounds(true_reg);
3338         /* We might have learned some bits from the bounds. */
3339         __reg_bound_offset(false_reg);
3340         __reg_bound_offset(true_reg);
3341         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
3342          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
3343          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
3344          */
3345         __update_reg_bounds(false_reg);
3346         __update_reg_bounds(true_reg);
3347 }
3348
3349 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
3350  * the variable reg.
3351  */
3352 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
3353                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
3354                                 u8 opcode)
3355 {
3356         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
3357                 return;
3358
3359         switch (opcode) {
3360         case BPF_JEQ:
3361                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
3362                  * true then we know for sure.
3363                  */
3364                 __mark_reg_known(true_reg, val);
3365                 break;
3366         case BPF_JNE:
3367                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
3368                  * we know the value for sure;
3369                  */
3370                 __mark_reg_known(false_reg, val);
3371                 break;
3372         case BPF_JGT:
3373                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
3374                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
3375                 break;
3376         case BPF_JSGT:
3377                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
3378                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
3379                 break;
3380         case BPF_JLT:
3381                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
3382                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
3383                 break;
3384         case BPF_JSLT:
3385                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
3386                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
3387                 break;
3388         case BPF_JGE:
3389                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
3390                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
3391                 break;
3392         case BPF_JSGE:
3393                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
3394                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
3395                 break;
3396         case BPF_JLE:
3397                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
3398                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
3399                 break;
3400         case BPF_JSLE:
3401                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
3402                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
3403                 break;
3404         default:
3405                 break;
3406         }
3407
3408         __reg_deduce_bounds(false_reg);
3409         __reg_deduce_bounds(true_reg);
3410         /* We might have learned some bits from the bounds. */
3411         __reg_bound_offset(false_reg);
3412         __reg_bound_offset(true_reg);
3413         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
3414          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
3415          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
3416          */
3417         __update_reg_bounds(false_reg);
3418         __update_reg_bounds(true_reg);
3419 }
3420
3421 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
3422 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
3423                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
3424 {
3425         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
3426                                                         dst_reg->umin_value);
3427         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
3428                                                         dst_reg->umax_value);
3429         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
3430                                                         dst_reg->smin_value);
3431         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
3432                                                         dst_reg->smax_value);
3433         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
3434                                                              dst_reg->var_off);
3435         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
3436         __update_reg_bounds(src_reg);
3437         __update_reg_bounds(dst_reg);
3438         /* We might have learned something about the sign bit. */
3439         __reg_deduce_bounds(src_reg);
3440         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3441         /* We might have learned some bits from the bounds. */
3442         __reg_bound_offset(src_reg);
3443         __reg_bound_offset(dst_reg);
3444         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
3445          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
3446          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
3447          */
3448         __update_reg_bounds(src_reg);
3449         __update_reg_bounds(dst_reg);
3450 }
3451
3452 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
3453                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
3454                                 struct bpf_reg_state *false_src,
3455                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
3456                                 u8 opcode)
3457 {
3458         switch (opcode) {
3459         case BPF_JEQ:
3460                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
3461                 break;
3462         case BPF_JNE:
3463                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
3464                 break;
3465         }
3466 }
3467
3468 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
3469                          bool is_null)
3470 {
3471         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3472
3473         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
3474                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
3475                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
3476                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
3477                  */
3478                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
3479                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
3480                                  reg->off)) {
3481                         __mark_reg_known_zero(reg);
3482                         reg->off = 0;
3483                 }
3484                 if (is_null) {
3485                         reg->type = SCALAR_VALUE;
3486                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
3487                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
3488                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
3489                 } else {
3490                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
3491                 }
3492                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
3493                  * should better reset it, so that state pruning has chances
3494                  * to take effect.
3495                  */
3496                 reg->id = 0;
3497         }
3498 }
3499
3500 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
3501  * be folded together at some point.
3502  */
3503 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
3504                           bool is_null)
3505 {
3506         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3507         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
3508         u32 id = regs[regno].id;
3509         int i, j;
3510
3511         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3512                 mark_map_reg(regs, i, id, is_null);
3513
3514         for (j = 0; j <= vstate->curframe; j++) {
3515                 state = vstate->frame[j];
3516                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
3517                         if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3518                                 continue;
3519                         mark_map_reg(&state->stack[i].spilled_ptr, 0, id, is_null);
3520                 }
3521         }
3522 }
3523
3524 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
3525                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
3526                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
3527                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
3528                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
3529 {
3530         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
3531                 return false;
3532
3533         switch (BPF_OP(insn->code)) {
3534         case BPF_JGT:
3535                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
3536                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
3537                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
3538                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
3539                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
3540                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
3541                                                dst_reg->type, false);
3542                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
3543                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
3544                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
3545                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
3546                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
3547                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
3548                                                src_reg->type, true);
3549                 } else {
3550                         return false;
3551                 }
3552                 break;
3553         case BPF_JLT:
3554                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
3555                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
3556                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
3557                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
3558                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
3559                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
3560                                                dst_reg->type, true);
3561                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
3562                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
3563                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
3564                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
3565                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
3566                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
3567                                                src_reg->type, false);
3568                 } else {
3569                         return false;
3570                 }
3571                 break;
3572         case BPF_JGE:
3573                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
3574                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
3575                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
3576                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
3577                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
3578                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
3579                                                dst_reg->type, true);
3580                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
3581                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
3582                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
3583                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
3584                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
3585                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
3586                                                src_reg->type, false);
3587                 } else {
3588                         return false;
3589                 }
3590                 break;
3591         case BPF_JLE:
3592                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
3593                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
3594                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
3595                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
3596                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
3597                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
3598                                                dst_reg->type, false);
3599                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
3600                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
3601                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
3602                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
3603                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
3604                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
3605                                                src_reg->type, true);
3606                 } else {
3607                         return false;
3608                 }
3609                 break;
3610         default:
3611                 return false;
3612         }
3613
3614         return true;
3615 }
3616
3617 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
3618                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
3619 {
3620         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
3621         struct bpf_verifier_state *other_branch;
3622         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
3623         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs;
3624         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3625         int err;
3626
3627         if (opcode > BPF_JSLE) {
3628                 verbose(env, "invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
3629                 return -EINVAL;
3630         }
3631
3632         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3633                 if (insn->imm != 0) {
3634                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
3635                         return -EINVAL;
3636                 }
3637
3638                 /* check src1 operand */
3639                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3640                 if (err)
3641                         return err;
3642
3643                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
3644                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
3645                                 insn->src_reg);
3646                         return -EACCES;
3647                 }
3648         } else {
3649                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3650                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
3651                         return -EINVAL;
3652                 }
3653         }
3654
3655         /* check src2 operand */
3656         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3657         if (err)
3658                 return err;
3659
3660         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
3661
3662         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
3663         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
3664             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
3665             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
3666             tnum_is_const(dst_reg->var_off)) {
3667                 if ((opcode == BPF_JEQ && dst_reg->var_off.value == insn->imm) ||
3668                     (opcode == BPF_JNE && dst_reg->var_off.value != insn->imm)) {
3669                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
3670                          * only follow the goto, ignore fall-through
3671                          */
3672                         *insn_idx += insn->off;
3673                         return 0;
3674                 } else {
3675                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
3676                          * only follow fall-through branch, since
3677                          * that's where the program will go
3678                          */
3679                         return 0;
3680                 }
3681         }
3682
3683         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
3684         if (!other_branch)
3685                 return -EFAULT;
3686         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
3687
3688         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
3689          * our min/max values for our dst register.
3690          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
3691          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
3692          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
3693          * comparable.
3694          */
3695         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3696                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
3697                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
3698                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
3699                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
3700                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
3701                                                 opcode);
3702                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
3703                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
3704                                                     &regs[insn->src_reg],
3705                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
3706                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
3707                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
3708                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
3709                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
3710                                                     &regs[insn->src_reg],
3711                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
3712                 }
3713         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
3714                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
3715                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
3716         }
3717
3718         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
3719         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
3720             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
3721             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3722                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
3723                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
3724                  */
3725                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JNE);
3726                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JEQ);
3727         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
3728                                            this_branch, other_branch) &&
3729                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
3730                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
3731                         insn->dst_reg);
3732                 return -EACCES;
3733         }
3734         if (env->log.level)
3735                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
3736         return 0;
3737 }
3738
3739 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3740 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
3741 {
3742         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
3743
3744         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
3745 }
3746
3747 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
3748 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3749 {
3750         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3751         int err;
3752
3753         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
3754                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
3755                 return -EINVAL;
3756         }
3757         if (insn->off != 0) {
3758                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
3759                 return -EINVAL;
3760         }
3761
3762         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3763         if (err)
3764                 return err;
3765
3766         if (insn->src_reg == 0) {
3767                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
3768
3769                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3770                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
3771                 return 0;
3772         }
3773
3774         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
3775         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
3776
3777         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
3778         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
3779         return 0;
3780 }
3781
3782 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
3783 {
3784         switch (type) {
3785         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
3786         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3787         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3788                 return true;
3789         default:
3790                 return false;
3791         }
3792 }
3793
3794 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
3795  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
3796  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
3797  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
3798  *
3799  * Implicit input:
3800  *   ctx == skb == R6 == CTX
3801  *
3802  * Explicit input:
3803  *   SRC == any register
3804  *   IMM == 32-bit immediate
3805  *
3806  * Output:
3807  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
3808  */
3809 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3810 {
3811         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3812         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3813         int i, err;
3814
3815         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
3816                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
3817                 return -EINVAL;
3818         }
3819
3820         if (env->subprog_cnt) {
3821                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
3822                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
3823                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
3824                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
3825                  * all functions in order to make proper register save/restore
3826                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
3827                  */
3828                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
3829                 return -EINVAL;
3830         }
3831
3832         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3833             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
3834             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
3835                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
3836                 return -EINVAL;
3837         }
3838
3839         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
3840         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
3841         if (err)
3842                 return err;
3843
3844         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
3845                 verbose(env,
3846                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
3847                 return -EINVAL;
3848         }
3849
3850         if (mode == BPF_IND) {
3851                 /* check explicit source operand */
3852                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3853                 if (err)
3854                         return err;
3855         }
3856
3857         /* reset caller saved regs to unreadable */
3858         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3859                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3860                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3861         }
3862
3863         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
3864          * the value fetched from the packet.
3865          * Already marked as written above.
3866          */
3867         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
3868         return 0;
3869 }
3870
3871 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
3872 {
3873         struct bpf_reg_state *reg;
3874         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
3875
3876         switch (env->prog->type) {
3877         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3878         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
3879         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
3880         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
3881                 break;
3882         default:
3883                 return 0;
3884         }
3885
3886         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
3887         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
3888                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
3889                         reg_type_str[reg->type]);
3890                 return -EINVAL;
3891         }
3892
3893         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
3894                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
3895                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
3896                         char tn_buf[48];
3897
3898                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3899                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
3900                 } else {
3901                         verbose(env, "has unknown scalar value");
3902                 }
3903                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
3904                 return -EINVAL;
3905         }
3906         return 0;
3907 }
3908
3909 /* non-recursive DFS pseudo code
3910  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
3911  * 2      label v as discovered
3912  * 3      let S be a stack
3913  * 4      S.push(v)
3914  * 5      while S is not empty
3915  * 6            t <- S.pop()
3916  * 7            if t is what we're looking for:
3917  * 8                return t
3918  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
3919  * 10               if edge e is already labelled
3920  * 11                   continue with the next edge
3921  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
3922  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
3923  * 14                   label e as tree-edge
3924  * 15                   label w as discovered
3925  * 16                   S.push(w)
3926  * 17                   continue at 5
3927  * 18               else if vertex w is discovered
3928  * 19                   label e as back-edge
3929  * 20               else
3930  * 21                   // vertex w is explored
3931  * 22                   label e as forward- or cross-edge
3932  * 23           label t as explored
3933  * 24           S.pop()
3934  *
3935  * convention:
3936  * 0x10 - discovered
3937  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
3938  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
3939  * 0x20 - explored
3940  */
3941
3942 enum {
3943         DISCOVERED = 0x10,
3944         EXPLORED = 0x20,
3945         FALLTHROUGH = 1,
3946         BRANCH = 2,
3947 };
3948
3949 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
3950
3951 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
3952 static int cur_stack;   /* current stack index */
3953 static int *insn_state;
3954
3955 /* t, w, e - match pseudo-code above:
3956  * t - index of current instruction
3957  * w - next instruction
3958  * e - edge
3959  */
3960 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
3961 {
3962         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
3963                 return 0;
3964
3965         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
3966                 return 0;
3967
3968         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
3969                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
3970                 return -EINVAL;
3971         }
3972
3973         if (e == BRANCH)
3974                 /* mark branch target for state pruning */
3975                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
3976
3977         if (insn_state[w] == 0) {
3978                 /* tree-edge */
3979                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3980                 insn_state[w] = DISCOVERED;
3981                 if (cur_stack >= env->prog->len)
3982                         return -E2BIG;
3983                 insn_stack[cur_stack++] = w;
3984                 return 1;
3985         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
3986                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
3987                 return -EINVAL;
3988         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
3989                 /* forward- or cross-edge */
3990                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3991         } else {
3992                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
3993                 return -EFAULT;
3994         }
3995         return 0;
3996 }
3997
3998 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
3999  * loop == back-edge in directed graph
4000  */
4001 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
4002 {
4003         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
4004         int insn_cnt = env->prog->len;
4005         int ret = 0;
4006         int i, t;
4007
4008         ret = check_subprogs(env);
4009         if (ret < 0)
4010                 return ret;
4011
4012         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
4013         if (!insn_state)
4014                 return -ENOMEM;
4015
4016         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
4017         if (!insn_stack) {
4018                 kfree(insn_state);
4019                 return -ENOMEM;
4020         }
4021
4022         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
4023         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
4024         cur_stack = 1;
4025
4026 peek_stack:
4027         if (cur_stack == 0)
4028                 goto check_state;
4029         t = insn_stack[cur_stack - 1];
4030
4031         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
4032                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
4033
4034                 if (opcode == BPF_EXIT) {
4035                         goto mark_explored;
4036                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
4037                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4038                         if (ret == 1)
4039                                 goto peek_stack;
4040                         else if (ret < 0)
4041                                 goto err_free;
4042                         if (t + 1 < insn_cnt)
4043                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
4044                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
4045                                 env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
4046                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH, env);
4047                                 if (ret == 1)
4048                                         goto peek_stack;
4049                                 else if (ret < 0)
4050                                         goto err_free;
4051                         }
4052                 } else if (opcode == BPF_JA) {
4053                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
4054                                 ret = -EINVAL;
4055                                 goto err_free;
4056                         }
4057                         /* unconditional jump with single edge */
4058                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
4059                                         FALLTHROUGH, env);
4060                         if (ret == 1)
4061                                 goto peek_stack;
4062                         else if (ret < 0)
4063                                 goto err_free;
4064                         /* tell verifier to check for equivalent states
4065                          * after every call and jump
4066                          */
4067                         if (t + 1 < insn_cnt)
4068                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
4069                 } else {
4070                         /* conditional jump with two edges */
4071                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
4072                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4073                         if (ret == 1)
4074                                 goto peek_stack;
4075                         else if (ret < 0)
4076                                 goto err_free;
4077
4078                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
4079                         if (ret == 1)
4080                                 goto peek_stack;
4081                         else if (ret < 0)
4082                                 goto err_free;
4083                 }
4084         } else {
4085                 /* all other non-branch instructions with single
4086                  * fall-through edge
4087                  */
4088                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4089                 if (ret == 1)
4090                         goto peek_stack;
4091                 else if (ret < 0)
4092                         goto err_free;
4093         }
4094
4095 mark_explored:
4096         insn_state[t] = EXPLORED;
4097         if (cur_stack-- <= 0) {
4098                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
4099                 ret = -EFAULT;
4100                 goto err_free;
4101         }
4102         goto peek_stack;
4103
4104 check_state:
4105         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
4106                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
4107                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
4108                         ret = -EINVAL;
4109                         goto err_free;
4110                 }
4111         }
4112         ret = 0; /* cfg looks good */
4113
4114 err_free:
4115         kfree(insn_state);
4116         kfree(insn_stack);
4117         return ret;
4118 }
4119
4120 /* check %cur's range satisfies %old's */
4121 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
4122                          struct bpf_reg_state *cur)
4123 {
4124         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
4125                old->umax_value >= cur->umax_value &&
4126                old->smin_value <= cur->smin_value &&
4127                old->smax_value >= cur->smax_value;
4128 }
4129
4130 /* Maximum number of register states that can exist at once */
4131 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
4132 struct idpair {
4133         u32 old;
4134         u32 cur;
4135 };
4136
4137 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
4138  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
4139  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
4140  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
4141  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
4142  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
4143  * that.
4144  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
4145  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
4146  */
4147 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
4148 {
4149         unsigned int i;
4150
4151         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
4152                 if (!idmap[i].old) {
4153                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
4154                         idmap[i].old = old_id;
4155                         idmap[i].cur = cur_id;
4156                         return true;
4157                 }
4158                 if (idmap[i].old == old_id)
4159                         return idmap[i].cur == cur_id;
4160         }
4161         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
4162         WARN_ON_ONCE(1);
4163         return false;
4164 }
4165
4166 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
4167 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
4168                     struct idpair *idmap)
4169 {
4170         bool equal;
4171
4172         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
4173                 /* explored state didn't use this */
4174                 return true;
4175
4176         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, frameno)) == 0;
4177
4178         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
4179                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
4180                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
4181                  */
4182                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
4183
4184         if (equal)
4185                 return true;
4186
4187         if (rold->type == NOT_INIT)
4188                 /* explored state can't have used this */
4189                 return true;
4190         if (rcur->type == NOT_INIT)
4191                 return false;
4192         switch (rold->type) {
4193         case SCALAR_VALUE:
4194                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
4195                         /* new val must satisfy old val knowledge */
4196                         return range_within(rold, rcur) &&
4197                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
4198                 } else {
4199                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
4200                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
4201                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
4202                          * while pointers are not. We could make this safe in
4203                          * special cases if root is calling us, but it's
4204                          * probably not worth the hassle.
4205                          */
4206                         return false;
4207                 }
4208         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4209                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
4210                  * everything else matches, we are OK.
4211                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
4212                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
4213                  */
4214                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
4215                        range_within(rold, rcur) &&
4216                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
4217         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
4218                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
4219                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
4220                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
4221                  * checked, doing so could have affected others with the same
4222                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
4223                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
4224                  */
4225                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
4226                         return false;
4227                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
4228                         return false;
4229                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
4230                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
4231         case PTR_TO_PACKET_META:
4232         case PTR_TO_PACKET:
4233                 if (rcur->type != rold->type)
4234                         return false;
4235                 /* We must have at least as much range as the old ptr
4236                  * did, so that any accesses which were safe before are
4237                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
4238                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
4239                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
4240                  */
4241                 if (rold->range > rcur->range)
4242                         return false;
4243                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
4244                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
4245                  */
4246                 if (rold->off != rcur->off)
4247                         return false;
4248                 /* id relations must be preserved */
4249                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
4250                         return false;
4251                 /* new val must satisfy old val knowledge */
4252                 return range_within(rold, rcur) &&
4253                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
4254         case PTR_TO_CTX:
4255         case CONST_PTR_TO_MAP:
4256         case PTR_TO_PACKET_END:
4257                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
4258                  * would have accepted
4259                  */
4260         default:
4261                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
4262                 return false;
4263         }
4264
4265         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
4266         WARN_ON_ONCE(1);
4267         return false;
4268 }
4269
4270 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
4271                       struct bpf_func_state *cur,
4272                       struct idpair *idmap)
4273 {
4274         int i, spi;
4275
4276         /* if explored stack has more populated slots than current stack
4277          * such stacks are not equivalent
4278          */
4279         if (old->allocated_stack > cur->allocated_stack)
4280                 return false;
4281
4282         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
4283          * slots in the current stack, since explored(safe) state
4284          * didn't use them
4285          */
4286         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
4287                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
4288
4289                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ))
4290                         /* explored state didn't use this */
4291                         continue;
4292
4293                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
4294                         continue;
4295                 /* if old state was safe with misc data in the stack
4296                  * it will be safe with zero-initialized stack.
4297                  * The opposite is not true
4298                  */
4299                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
4300                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
4301                         continue;
4302                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
4303                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
4304                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
4305                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
4306                          * this verifier states are not equivalent,
4307                          * return false to continue verification of this path
4308                          */
4309                         return false;
4310                 if (i % BPF_REG_SIZE)
4311                         continue;
4312                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
4313                         continue;
4314                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
4315                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
4316                              idmap))
4317                         /* when explored and current stack slot are both storing
4318                          * spilled registers, check that stored pointers types
4319                          * are the same as well.
4320                          * Ex: explored safe path could have stored
4321                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
4322                          * but current path has stored:
4323                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
4324                          * such verifier states are not equivalent.
4325                          * return false to continue verification of this path
4326                          */
4327                         return false;
4328         }
4329         return true;
4330 }
4331
4332 /* compare two verifier states
4333  *
4334  * all states stored in state_list are known to be valid, since
4335  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
4336  *
4337  * this function is called when verifier exploring different branches of
4338  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
4339  * more strict register state and more strict stack state then this execution
4340  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
4341  * concluded that more strict state leads to valid finish.
4342  *
4343  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
4344  * and explored stack state is more conservative than the current one.
4345  * Example:
4346  *       explored                   current
4347  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
4348  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
4349  *
4350  * In other words if current stack state (one being explored) has more
4351  * valid slots than old one that already passed validation, it means
4352  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
4353  *
4354  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
4355  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
4356  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
4357  */
4358 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
4359                               struct bpf_func_state *cur)
4360 {
4361         struct idpair *idmap;
4362         bool ret = false;
4363         int i;
4364
4365         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
4366         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
4367         if (!idmap)
4368                 return false;
4369
4370         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
4371                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
4372                         goto out_free;
4373         }
4374
4375         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
4376                 goto out_free;
4377         ret = true;
4378 out_free:
4379         kfree(idmap);
4380         return ret;
4381 }
4382
4383 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
4384                          struct bpf_verifier_state *old,
4385                          struct bpf_verifier_state *cur)
4386 {
4387         int i;
4388
4389         if (old->curframe != cur->curframe)
4390                 return false;
4391
4392         /* for states to be equal callsites have to be the same
4393          * and all frame states need to be equivalent
4394          */
4395         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
4396                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
4397                         return false;
4398                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
4399                         return false;
4400         }
4401         return true;
4402 }
4403
4404 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
4405  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
4406  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
4407  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
4408  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
4409  * in mark_reg_read() and mark_stack_slot_read() is for.
4410  */
4411 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
4412                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
4413                               struct bpf_verifier_state *vparent)
4414 {
4415         int i, frame, err = 0;
4416         struct bpf_func_state *state, *parent;
4417
4418         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
4419                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
4420                      vparent->curframe, vstate->curframe);
4421                 return -EFAULT;
4422         }
4423         /* Propagate read liveness of registers... */
4424         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
4425         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
4426         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
4427                 if (vparent->frame[vparent->curframe]->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
4428                         continue;
4429                 if (vstate->frame[vstate->curframe]->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
4430                         err = mark_reg_read(env, vstate, vparent, i);
4431                         if (err)
4432                                 return err;
4433                 }
4434         }
4435
4436         /* ... and stack slots */
4437         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
4438                 state = vstate->frame[frame];
4439                 parent = vparent->frame[frame];
4440                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
4441                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
4442                         if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
4443                                 continue;
4444                         if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
4445                                 mark_stack_slot_read(env, vstate, vparent, i, frame);
4446                 }
4447         }
4448         return err;
4449 }
4450
4451 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
4452 {
4453         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
4454         struct bpf_verifier_state_list *sl;
4455         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
4456         int i, j, err;
4457
4458         sl = env->explored_states[insn_idx];
4459         if (!sl)
4460                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
4461                  * be doing state search here
4462                  */
4463                 return 0;
4464
4465         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4466                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
4467                         /* reached equivalent register/stack state,
4468                          * prune the search.
4469                          * Registers read by the continuation are read by us.
4470                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
4471                          * will prevent corresponding reads in the continuation
4472                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
4473                          * own state will get the read marks recorded, but
4474                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
4475                          * this state and will pop a new one.
4476                          */
4477                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
4478                         if (err)
4479                                 return err;
4480                         return 1;
4481                 }
4482                 sl = sl->next;
4483         }
4484
4485         /* there were no equivalent states, remember current one.
4486          * technically the current state is not proven to be safe yet,
4487          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
4488          * or it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
4489          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
4490          * again on the way to bpf_exit
4491          */
4492         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
4493         if (!new_sl)
4494                 return -ENOMEM;
4495
4496         /* add new state to the head of linked list */
4497         err = copy_verifier_state(&new_sl->state, cur);
4498         if (err) {
4499                 free_verifier_state(&new_sl->state, false);
4500                 kfree(new_sl);
4501                 return err;
4502         }
4503         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
4504         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
4505         /* connect new state to parentage chain */
4506         cur->parent = &new_sl->state;
4507         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
4508          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
4509          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
4510          * their parent and current state never has children yet.  Only
4511          * explored_states can get read marks.)
4512          */
4513         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
4514                 cur->frame[cur->curframe]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
4515
4516         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
4517         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
4518                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
4519
4520                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++)
4521                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
4522         }
4523         return 0;
4524 }
4525
4526 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
4527 {
4528         struct bpf_verifier_state *state;
4529         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
4530         struct bpf_reg_state *regs;
4531         int insn_cnt = env->prog->len, i;
4532         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
4533         int insn_processed = 0;
4534         bool do_print_state = false;
4535
4536         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
4537         if (!state)
4538                 return -ENOMEM;
4539         state->curframe = 0;
4540         state->parent = NULL;
4541         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
4542         if (!state->frame[0]) {
4543                 kfree(state);
4544                 return -ENOMEM;
4545         }
4546         env->cur_state = state;
4547         init_func_state(env, state->frame[0],
4548                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
4549                         0 /* frameno */,
4550                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
4551         insn_idx = 0;
4552         for (;;) {
4553                 struct bpf_insn *insn;
4554                 u8 class;
4555                 int err;
4556
4557                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
4558                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
4559                                 insn_idx, insn_cnt);
4560                         return -EFAULT;
4561                 }
4562
4563                 insn = &insns[insn_idx];
4564                 class = BPF_CLASS(insn->code);
4565
4566                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
4567                         verbose(env,
4568                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
4569                                 insn_processed);
4570                         return -E2BIG;
4571                 }
4572
4573                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
4574                 if (err < 0)
4575                         return err;
4576                 if (err == 1) {
4577                         /* found equivalent state, can prune the search */
4578                         if (env->log.level) {
4579                                 if (do_print_state)
4580                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d: safe\n",
4581                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
4582                                 else
4583                                         verbose(env, "%d: safe\n", insn_idx);
4584                         }
4585                         goto process_bpf_exit;
4586                 }
4587
4588                 if (need_resched())
4589                         cond_resched();
4590
4591                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
4592                         if (env->log.level > 1)
4593                                 verbose(env, "%d:", insn_idx);
4594                         else
4595                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d:",
4596                                         prev_insn_idx, insn_idx);
4597                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
4598                         do_print_state = false;
4599                 }
4600
4601                 if (env->log.level) {
4602                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
4603                                 .cb_print       = verbose,
4604                         };
4605
4606                         verbose(env, "%d: ", insn_idx);
4607                         print_bpf_insn(&cbs, env, insn, env->allow_ptr_leaks);
4608                 }
4609
4610                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
4611                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, insn_idx,
4612                                                            prev_insn_idx);
4613                         if (err)
4614                                 return err;
4615                 }
4616
4617                 regs = cur_regs(env);
4618                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
4619                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
4620                         err = check_alu_op(env, insn);
4621                         if (err)
4622                                 return err;
4623
4624                 } else if (class == BPF_LDX) {
4625                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
4626
4627                         /* check for reserved fields is already done */
4628
4629                         /* check src operand */
4630                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4631                         if (err)
4632                                 return err;
4633
4634                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
4635                         if (err)
4636                                 return err;
4637
4638                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
4639
4640                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
4641                          * the state of dst_reg will be updated by this func
4642                          */
4643                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
4644                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
4645                                                insn->dst_reg, false);
4646                         if (err)
4647                                 return err;
4648
4649                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
4650
4651                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
4652                                 /* saw a valid insn
4653                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
4654                                  * save type to validate intersecting paths
4655                                  */
4656                                 *prev_src_type = src_reg_type;
4657
4658                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
4659                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
4660                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
4661                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
4662                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
4663                                  * with different pointer types:
4664                                  * src_reg == ctx in one branch and
4665                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
4666                                  * Reject it.
4667                                  */
4668                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
4669                                 return -EINVAL;
4670                         }
4671
4672                 } else if (class == BPF_STX) {
4673                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
4674
4675                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
4676                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
4677                                 if (err)
4678                                         return err;
4679                                 insn_idx++;
4680                                 continue;
4681                         }
4682
4683                         /* check src1 operand */
4684                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4685                         if (err)
4686                                 return err;
4687                         /* check src2 operand */
4688                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4689                         if (err)
4690                                 return err;
4691
4692                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
4693
4694                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
4695                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4696                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
4697                                                insn->src_reg, false);
4698                         if (err)
4699                                 return err;
4700
4701                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
4702
4703                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
4704                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
4705                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
4706                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
4707                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
4708                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
4709                                 return -EINVAL;
4710                         }
4711
4712                 } else if (class == BPF_ST) {
4713                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
4714                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
4715                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
4716                                 return -EINVAL;
4717                         }
4718                         /* check src operand */
4719                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4720                         if (err)
4721                                 return err;
4722
4723                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
4724                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d context is not allowed\n",
4725                                         insn->dst_reg);
4726                                 return -EACCES;
4727                         }
4728
4729                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
4730                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4731                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
4732                                                -1, false);
4733                         if (err)
4734                                 return err;
4735
4736                 } else if (class == BPF_JMP) {
4737                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4738
4739                         if (opcode == BPF_CALL) {
4740                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
4741                                     insn->off != 0 ||
4742                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
4743                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
4744                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
4745                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
4746                                         return -EINVAL;
4747                                 }
4748
4749                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
4750                                         err = check_func_call(env, insn, &insn_idx);
4751                                 else
4752                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, insn_idx);
4753                                 if (err)
4754                                         return err;
4755
4756                         } else if (opcode == BPF_JA) {
4757                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
4758                                     insn->imm != 0 ||
4759                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4760                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
4761                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
4762                                         return -EINVAL;
4763                                 }
4764
4765                                 insn_idx += insn->off + 1;
4766                                 continue;
4767
4768                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
4769                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
4770                                     insn->imm != 0 ||
4771                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4772                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
4773                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
4774                                         return -EINVAL;
4775                                 }
4776
4777                                 if (state->curframe) {
4778                                         /* exit from nested function */
4779                                         prev_insn_idx = insn_idx;
4780                                         err = prepare_func_exit(env, &insn_idx);
4781                                         if (err)
4782                                                 return err;
4783                                         do_print_state = true;
4784                                         continue;
4785                                 }
4786
4787                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
4788                                  * to return the value from eBPF program.
4789                                  * Make sure that it's readable at this time
4790                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
4791                                  * something into it earlier
4792                                  */
4793                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
4794                                 if (err)
4795                                         return err;
4796
4797                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
4798                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
4799                                         return -EACCES;
4800                                 }
4801
4802                                 err = check_return_code(env);
4803                                 if (err)
4804                                         return err;
4805 process_bpf_exit:
4806                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx, &insn_idx);
4807                                 if (err < 0) {
4808                                         if (err != -ENOENT)
4809                                                 return err;
4810                                         break;
4811                                 } else {
4812                                         do_print_state = true;
4813                                         continue;
4814                                 }
4815                         } else {
4816                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
4817                                 if (err)
4818                                         return err;
4819                         }
4820                 } else if (class == BPF_LD) {
4821                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
4822
4823                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
4824                                 err = check_ld_abs(env, insn);
4825                                 if (err)
4826                                         return err;
4827
4828                         } else if (mode == BPF_IMM) {
4829                                 err = check_ld_imm(env, insn);
4830                                 if (err)
4831                                         return err;
4832
4833                                 insn_idx++;
4834                                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
4835                         } else {
4836                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
4837                                 return -EINVAL;
4838                         }
4839                 } else {
4840                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
4841                         return -EINVAL;
4842                 }
4843
4844                 insn_idx++;
4845         }
4846
4847         verbose(env, "processed %d insns (limit %d), stack depth ",
4848                 insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS);
4849         for (i = 0; i < env->subprog_cnt + 1; i++) {
4850                 u32 depth = env->subprog_stack_depth[i];
4851
4852                 verbose(env, "%d", depth);
4853                 if (i + 1 < env->subprog_cnt + 1)
4854                         verbose(env, "+");
4855         }
4856         verbose(env, "\n");
4857         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_stack_depth[0];
4858         return 0;
4859 }
4860
4861 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
4862 {
4863         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
4864                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
4865                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
4866                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
4867 }
4868
4869 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
4870                                         struct bpf_map *map,
4871                                         struct bpf_prog *prog)
4872
4873 {
4874         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
4875          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
4876          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
4877          * triggered.
4878          */
4879         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
4880                 if (!check_map_prealloc(map)) {
4881                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
4882                         return -EINVAL;
4883                 }
4884                 if (map->inner_map_meta &&
4885                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
4886                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
4887                         return -EINVAL;
4888                 }
4889         }
4890
4891         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
4892             !bpf_offload_dev_match(prog, map)) {
4893                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
4894                 return -EINVAL;
4895         }
4896
4897         return 0;
4898 }
4899
4900 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
4901  * replace them with actual map pointers
4902  */
4903 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
4904 {
4905         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4906         int insn_cnt = env->prog->len;
4907         int i, j, err;
4908
4909         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
4910         if (err)
4911                 return err;
4912
4913         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4914                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
4915                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
4916                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
4917                         return -EINVAL;
4918                 }
4919
4920                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
4921                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
4922                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
4923                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
4924                         return -EINVAL;
4925                 }
4926
4927                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
4928                         struct bpf_map *map;
4929                         struct fd f;
4930
4931                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
4932                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
4933                             insn[1].off != 0) {
4934                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
4935                                 return -EINVAL;
4936                         }
4937
4938                         if (insn->src_reg == 0)
4939                                 /* valid generic load 64-bit imm */
4940                                 goto next_insn;
4941
4942                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
4943                                 verbose(env,
4944                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
4945                                 return -EINVAL;
4946                         }
4947
4948                         f = fdget(insn->imm);
4949                         map = __bpf_map_get(f);
4950                         if (IS_ERR(map)) {
4951                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
4952                                         insn->imm);
4953                                 return PTR_ERR(map);
4954                         }
4955
4956                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
4957                         if (err) {
4958                                 fdput(f);
4959                                 return err;
4960                         }
4961
4962                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4963                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
4964                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
4965
4966                         /* check whether we recorded this map already */
4967                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
4968                                 if (env->used_maps[j] == map) {
4969                                         fdput(f);
4970                                         goto next_insn;
4971                                 }
4972
4973                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
4974                                 fdput(f);
4975                                 return -E2BIG;
4976                         }
4977
4978                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
4979                          * the map will be released by release_maps() or it
4980                          * will be used by the valid program until it's unloaded
4981                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
4982                          */
4983                         map = bpf_map_inc(map, false);
4984                         if (IS_ERR(map)) {
4985                                 fdput(f);
4986                                 return PTR_ERR(map);
4987                         }
4988                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
4989
4990                         fdput(f);
4991 next_insn:
4992                         insn++;
4993                         i++;
4994                         continue;
4995                 }
4996
4997                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
4998                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
4999                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
5000                         return -EINVAL;
5001                 }
5002         }
5003
5004         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
5005          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
5006          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
5007          */
5008         return 0;
5009 }
5010
5011 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
5012 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
5013 {
5014         int i;
5015
5016         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
5017                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
5018 }
5019
5020 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
5021 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
5022 {
5023         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
5024         int insn_cnt = env->prog->len;
5025         int i;
5026
5027         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
5028                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
5029                         insn->src_reg = 0;
5030 }
5031
5032 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
5033  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
5034  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
5035  */
5036 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
5037                                 u32 off, u32 cnt)
5038 {
5039         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
5040         int i;
5041
5042         if (cnt == 1)
5043                 return 0;
5044         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
5045         if (!new_data)
5046                 return -ENOMEM;
5047         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
5048         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
5049                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
5050         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
5051                 new_data[i].seen = true;
5052         env->insn_aux_data = new_data;
5053         vfree(old_data);
5054         return 0;
5055 }
5056
5057 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
5058 {
5059         int i;
5060
5061         if (len == 1)
5062                 return;
5063         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
5064                 if (env->subprog_starts[i] < off)
5065                         continue;
5066                 env->subprog_starts[i] += len - 1;
5067         }
5068 }
5069
5070 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
5071                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
5072 {
5073         struct bpf_prog *new_prog;
5074
5075         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
5076         if (!new_prog)
5077                 return NULL;
5078         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
5079                 return NULL;
5080         adjust_subprog_starts(env, off, len);
5081         return new_prog;
5082 }
5083
5084 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
5085  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
5086  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
5087  * with 'ja -1'.
5088  *
5089  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
5090  * program and through another bug we would manage to jump there, then
5091  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
5092  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
5093  * code could be located.
5094  */
5095 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
5096 {
5097         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
5098         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
5099         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
5100         const int insn_cnt = env->prog->len;
5101         int i;
5102
5103         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
5104                 if (aux_data[i].seen)
5105                         continue;
5106                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
5107         }
5108 }
5109
5110 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
5111  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
5112  */
5113 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
5114 {
5115         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
5116         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
5117         const int insn_cnt = env->prog->len;
5118         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
5119         struct bpf_prog *new_prog;
5120         enum bpf_access_type type;
5121         bool is_narrower_load;
5122         u32 target_size;
5123
5124         if (ops->gen_prologue) {
5125                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
5126                                         env->prog);
5127                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
5128                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5129                         return -EINVAL;
5130                 } else if (cnt) {
5131                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
5132                         if (!new_prog)
5133                                 return -ENOMEM;
5134
5135                         env->prog = new_prog;
5136                         delta += cnt - 1;
5137                 }
5138         }
5139
5140         if (!ops->convert_ctx_access)
5141                 return 0;
5142
5143         insn = env->prog->insnsi + delta;
5144
5145         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
5146                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
5147                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
5148                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
5149                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
5150                         type = BPF_READ;
5151                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
5152                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
5153                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
5154                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
5155                         type = BPF_WRITE;
5156                 else
5157                         continue;
5158
5159                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
5160                         continue;
5161
5162                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
5163                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
5164
5165                 /* If the read access is a narrower load of the field,
5166                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
5167                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
5168                  * we will apply proper mask to the result.
5169                  */
5170                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
5171                 if (is_narrower_load) {
5172                         u32 off = insn->off;
5173                         u8 size_code;
5174
5175                         if (type == BPF_WRITE) {
5176                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
5177                                 return -EINVAL;
5178                         }
5179
5180                         size_code = BPF_H;
5181                         if (ctx_field_size == 4)
5182                                 size_code = BPF_W;
5183                         else if (ctx_field_size == 8)
5184                                 size_code = BPF_DW;
5185
5186                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
5187                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
5188                 }
5189
5190                 target_size = 0;
5191                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
5192                                               &target_size);
5193                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
5194                     (ctx_field_size && !target_size)) {
5195                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5196                         return -EINVAL;
5197                 }
5198
5199                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
5200                         if (ctx_field_size <= 4)
5201                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
5202                                                                 (1 << size * 8) - 1);
5203                         else
5204                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
5205                                                                 (1 << size * 8) - 1);
5206                 }
5207
5208                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
5209                 if (!new_prog)
5210                         return -ENOMEM;
5211
5212                 delta += cnt - 1;
5213
5214                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
5215                 env->prog = new_prog;
5216                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
5217         }
5218
5219         return 0;
5220 }
5221
5222 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
5223 {
5224         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
5225         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
5226         struct bpf_insn *insn;
5227         void *old_bpf_func;
5228         int err = -ENOMEM;
5229
5230         if (env->subprog_cnt == 0)
5231                 return 0;
5232
5233         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
5234                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
5235                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
5236                         continue;
5237                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
5238                 if (subprog < 0) {
5239                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
5240                                   i + insn->imm + 1);
5241                         return -EFAULT;
5242                 }
5243                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
5244                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
5245                  */
5246                 insn->off = subprog + 1;
5247                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
5248                  * to interpreter will be needed
5249                  */
5250                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
5251                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
5252                 insn->imm = 1;
5253         }
5254
5255         func = kzalloc(sizeof(prog) * (env->subprog_cnt + 1), GFP_KERNEL);
5256         if (!func)
5257                 return -ENOMEM;
5258
5259         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
5260                 subprog_start = subprog_end;
5261                 if (env->subprog_cnt == i)
5262                         subprog_end = prog->len;
5263                 else
5264                         subprog_end = env->subprog_starts[i];
5265
5266                 len = subprog_end - subprog_start;
5267                 func[i] = bpf_prog_alloc(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
5268                 if (!func[i])
5269                         goto out_free;
5270                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
5271                        len * sizeof(struct bpf_insn));
5272                 func[i]->type = prog->type;
5273                 func[i]->len = len;
5274                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
5275                         goto out_free;
5276                 func[i]->is_func = 1;
5277                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
5278                  * Long term would need debug info to populate names
5279                  */
5280                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
5281                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_stack_depth[i];
5282                 func[i]->jit_requested = 1;
5283                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
5284                 if (!func[i]->jited) {
5285                         err = -ENOTSUPP;
5286                         goto out_free;
5287                 }
5288                 cond_resched();
5289         }
5290         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
5291          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
5292          * run last pass of JIT
5293          */
5294         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
5295                 insn = func[i]->insnsi;
5296                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
5297                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
5298                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
5299                                 continue;
5300                         subprog = insn->off;
5301                         insn->off = 0;
5302                         insn->imm = (u64 (*)(u64, u64, u64, u64, u64))
5303                                 func[subprog]->bpf_func -
5304                                 __bpf_call_base;
5305                 }
5306         }
5307         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
5308                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
5309                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
5310                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
5311                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
5312                         err = -EFAULT;
5313                         goto out_free;
5314                 }
5315                 cond_resched();
5316         }
5317
5318         /* finally lock prog and jit images for all functions and
5319          * populate kallsysm
5320          */
5321         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
5322                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
5323                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
5324         }
5325
5326         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
5327          * prog consistent for later dump requests, so they can
5328          * later look the same as if they were interpreted only.
5329          */
5330         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
5331                 unsigned long addr;
5332
5333                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
5334                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
5335                         continue;
5336                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
5337                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
5338                 addr  = (unsigned long)func[subprog + 1]->bpf_func;
5339                 addr &= PAGE_MASK;
5340                 insn->imm = (u64 (*)(u64, u64, u64, u64, u64))
5341                             addr - __bpf_call_base;
5342         }
5343
5344         prog->jited = 1;
5345         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
5346         prog->aux->func = func;
5347         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt + 1;
5348         return 0;
5349 out_free:
5350         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
5351                 if (func[i])
5352                         bpf_jit_free(func[i]);
5353         kfree(func);
5354         /* cleanup main prog to be interpreted */
5355         prog->jit_requested = 0;
5356         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
5357                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
5358                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
5359                         continue;
5360                 insn->off = 0;
5361                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
5362         }
5363         return err;
5364 }
5365
5366 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
5367 {
5368 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
5369         struct bpf_prog *prog = env->prog;
5370         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
5371         int i, depth;
5372 #endif
5373         int err;
5374
5375         err = 0;
5376         if (env->prog->jit_requested) {
5377                 err = jit_subprogs(env);
5378                 if (err == 0)
5379                         return 0;
5380         }
5381 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
5382         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
5383                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
5384                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
5385                         continue;
5386                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
5387                 if (depth < 0)
5388                         return depth;
5389                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
5390         }
5391         err = 0;
5392 #endif
5393         return err;
5394 }
5395
5396 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
5397  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
5398  *
5399  * this function is called after eBPF program passed verification
5400  */
5401 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
5402 {
5403         struct bpf_prog *prog = env->prog;
5404         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
5405         const struct bpf_func_proto *fn;
5406         const int insn_cnt = prog->len;
5407         struct bpf_insn insn_buf[16];
5408         struct bpf_prog *new_prog;
5409         struct bpf_map *map_ptr;
5410         int i, cnt, delta = 0;
5411
5412         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
5413                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
5414                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
5415                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
5416                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
5417                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
5418                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
5419                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
5420                                 /* Rx div 0 -> 0 */
5421                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
5422                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
5423                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
5424                                 *insn,
5425                         };
5426                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
5427                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
5428                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
5429                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
5430                                 *insn,
5431                         };
5432                         struct bpf_insn *patchlet;
5433
5434                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
5435                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
5436                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
5437                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
5438                         } else {
5439                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
5440                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
5441                         }
5442
5443                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
5444                         if (!new_prog)
5445                                 return -ENOMEM;
5446
5447                         delta    += cnt - 1;
5448                         env->prog = prog = new_prog;
5449                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
5450                         continue;
5451                 }
5452
5453                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
5454                         continue;
5455                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
5456                         continue;
5457
5458                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
5459                         prog->dst_needed = 1;
5460                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
5461                         bpf_user_rnd_init_once();
5462                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
5463                         prog->kprobe_override = 1;
5464                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
5465                         /* If we tail call into other programs, we
5466                          * cannot make any assumptions since they can
5467                          * be replaced dynamically during runtime in
5468                          * the program array.
5469                          */
5470                         prog->cb_access = 1;
5471                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
5472
5473                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
5474                          * conditional branch in the interpeter for every normal
5475                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
5476                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
5477                          */
5478                         insn->imm = 0;
5479                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
5480
5481                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
5482                          * emit two extra insns:
5483                          * if (index >= max_entries) goto out;
5484                          * index &= array->index_mask;
5485                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
5486                          */
5487                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
5488                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON) {
5489                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
5490                                 return -EINVAL;
5491                         }
5492                         if (!map_ptr->unpriv_array)
5493                                 continue;
5494                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
5495                                                   map_ptr->max_entries, 2);
5496                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
5497                                                     container_of(map_ptr,
5498                                                                  struct bpf_array,
5499                                                                  map)->index_mask);
5500                         insn_buf[2] = *insn;
5501                         cnt = 3;
5502                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
5503                         if (!new_prog)
5504                                 return -ENOMEM;
5505
5506                         delta    += cnt - 1;
5507                         env->prog = prog = new_prog;
5508                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
5509                         continue;
5510                 }
5511
5512                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
5513                  * handlers are currently limited to 64 bit only.
5514                  */
5515                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
5516                     insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
5517                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
5518                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
5519                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
5520                                 goto patch_call_imm;
5521
5522                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
5523                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
5524                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5525                                 return -EINVAL;
5526                         }
5527
5528                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
5529                                                        cnt);
5530                         if (!new_prog)
5531                                 return -ENOMEM;
5532
5533                         delta += cnt - 1;
5534
5535                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
5536                         env->prog = prog = new_prog;
5537                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
5538                         continue;
5539                 }
5540
5541                 if (insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map) {
5542                         /* Note, we cannot use prog directly as imm as subsequent
5543                          * rewrites would still change the prog pointer. The only
5544                          * stable address we can use is aux, which also works with
5545                          * prog clones during blinding.
5546                          */
5547                         u64 addr = (unsigned long)prog->aux;
5548                         struct bpf_insn r4_ld[] = {
5549                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_4, addr),
5550                                 *insn,
5551                         };
5552                         cnt = ARRAY_SIZE(r4_ld);
5553
5554                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, r4_ld, cnt);
5555                         if (!new_prog)
5556                                 return -ENOMEM;
5557
5558                         delta    += cnt - 1;
5559                         env->prog = prog = new_prog;
5560                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
5561                 }
5562 patch_call_imm:
5563                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm);
5564                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
5565                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
5566                  */
5567                 if (!fn->func) {
5568                         verbose(env,
5569                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
5570                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
5571                         return -EFAULT;
5572                 }
5573                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
5574         }
5575
5576         return 0;
5577 }
5578
5579 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
5580 {
5581         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
5582         int i;
5583
5584         if (!env->explored_states)
5585                 return;
5586
5587         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
5588                 sl = env->explored_states[i];
5589
5590                 if (sl)
5591                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
5592                                 sln = sl->next;
5593                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
5594                                 kfree(sl);
5595                                 sl = sln;
5596                         }
5597         }
5598
5599         kfree(env->explored_states);
5600 }
5601
5602 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
5603 {
5604         struct bpf_verifier_env *env;
5605         struct bpf_verifer_log *log;
5606         int ret = -EINVAL;
5607
5608         /* no program is valid */
5609         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
5610                 return -EINVAL;
5611
5612         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
5613          * allocate/free it every time bpf_check() is called
5614          */
5615         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
5616         if (!env)
5617                 return -ENOMEM;
5618         log = &env->log;
5619
5620         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
5621                                      (*prog)->len);
5622         ret = -ENOMEM;
5623         if (!env->insn_aux_data)
5624                 goto err_free_env;
5625         env->prog = *prog;
5626         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
5627
5628         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
5629         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
5630
5631         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
5632                 /* user requested verbose verifier output
5633                  * and supplied buffer to store the verification trace
5634                  */
5635                 log->level = attr->log_level;
5636                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
5637                 log->len_total = attr->log_size;
5638
5639                 ret = -EINVAL;
5640                 /* log attributes have to be sane */
5641                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
5642                     !log->level || !log->ubuf)
5643                         goto err_unlock;
5644         }
5645
5646         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
5647         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
5648                 env->strict_alignment = true;
5649
5650         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
5651                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env);
5652                 if (ret)
5653                         goto err_unlock;
5654         }
5655
5656         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
5657         if (ret < 0)
5658                 goto skip_full_check;
5659
5660         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
5661                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
5662                                        GFP_USER);
5663         ret = -ENOMEM;
5664         if (!env->explored_states)
5665                 goto skip_full_check;
5666
5667         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
5668
5669         ret = check_cfg(env);
5670         if (ret < 0)
5671                 goto skip_full_check;
5672
5673         ret = do_check(env);
5674         if (env->cur_state) {
5675                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
5676                 env->cur_state = NULL;
5677         }
5678
5679 skip_full_check:
5680         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
5681         free_states(env);
5682
5683         if (ret == 0)
5684                 sanitize_dead_code(env);
5685
5686         if (ret == 0)
5687                 ret = check_max_stack_depth(env);
5688
5689         if (ret == 0)
5690                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
5691                 ret = convert_ctx_accesses(env);
5692
5693         if (ret == 0)
5694                 ret = fixup_bpf_calls(env);
5695
5696         if (ret == 0)
5697                 ret = fixup_call_args(env);
5698
5699         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
5700                 ret = -ENOSPC;
5701         if (log->level && !log->ubuf) {
5702                 ret = -EFAULT;
5703                 goto err_release_maps;
5704         }
5705
5706         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
5707                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
5708                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
5709                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
5710                                                           GFP_KERNEL);
5711
5712                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
5713                         ret = -ENOMEM;
5714                         goto err_release_maps;
5715                 }
5716
5717                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
5718                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
5719                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
5720
5721                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
5722                  * bpf_ld_imm64 instructions
5723                  */
5724                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
5725         }
5726
5727 err_release_maps:
5728         if (!env->prog->aux->used_maps)
5729                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
5730                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
5731                  */
5732                 release_maps(env);
5733         *prog = env->prog;
5734 err_unlock:
5735         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
5736         vfree(env->insn_aux_data);
5737 err_free_env:
5738         kfree(env);
5739         return ret;
5740 }