Merge branch 'for-5.4/ish' into for-linus
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
3  * Copyright (c) 2016 Facebook
4  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
5  */
6 #include <uapi/linux/btf.h>
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/types.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/bpf.h>
11 #include <linux/btf.h>
12 #include <linux/bpf_verifier.h>
13 #include <linux/filter.h>
14 #include <net/netlink.h>
15 #include <linux/file.h>
16 #include <linux/vmalloc.h>
17 #include <linux/stringify.h>
18 #include <linux/bsearch.h>
19 #include <linux/sort.h>
20 #include <linux/perf_event.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22
23 #include "disasm.h"
24
25 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
26 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
27         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
28 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
29 #include <linux/bpf_types.h>
30 #undef BPF_PROG_TYPE
31 #undef BPF_MAP_TYPE
32 };
33
34 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
35  * instruction by instruction and updates register/stack state.
36  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
37  *
38  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
39  * It rejects the following programs:
40  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
41  * - if loop is present (detected via back-edge)
42  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
43  * - out of bounds or malformed jumps
44  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
45  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
46  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
47  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
48  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
49  *
50  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
51  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
52  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
53  * copied to R1.
54  *
55  * All registers are 64-bit.
56  * R0 - return register
57  * R1-R5 argument passing registers
58  * R6-R9 callee saved registers
59  * R10 - frame pointer read-only
60  *
61  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
62  * and has type PTR_TO_CTX.
63  *
64  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
65  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
66  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
67  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
68  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
69  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
70  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
71  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
72  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
73  *
74  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
75  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
76  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
77  *
78  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
79  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
80  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
81  *
82  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
83  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
84  *
85  * registers used to pass values to function calls are checked against
86  * function argument constraints.
87  *
88  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
89  * It means that the register type passed to this function must be
90  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
91  * 'pointer to map element key'
92  *
93  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
94  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
95  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
96  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
97  *
98  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
99  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
100  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
101  * the helper function as a pointer to map element key.
102  *
103  * On the kernel side the helper function looks like:
104  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
105  * {
106  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
107  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
108  *    void *value;
109  *
110  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
111  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
112  *    the stack of eBPF program.
113  * }
114  *
115  * Corresponding eBPF program may look like:
116  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
117  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
118  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
119  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
120  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
121  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
122  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
123  *
124  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
125  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
126  * and were initialized prior to this call.
127  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
128  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
129  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
130  * returns ether pointer to map value or NULL.
131  *
132  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
133  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
134  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
135  * branch. See check_cond_jmp_op().
136  *
137  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
138  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
139  *
140  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
141  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
142  * the BPF program:
143  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
144  *
145  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
146  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
147  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
148  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
149  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
150  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
151  *
152  * For each helper function that allocates a reference, such as
153  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
154  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
155  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
156  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
157  */
158
159 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
160 struct bpf_verifier_stack_elem {
161         /* verifer state is 'st'
162          * before processing instruction 'insn_idx'
163          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
164          */
165         struct bpf_verifier_state st;
166         int insn_idx;
167         int prev_insn_idx;
168         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
169 };
170
171 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
172 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
173
174 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
175 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
176                                           POISON_POINTER_DELTA))
177 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
178
179 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
180 {
181         return BPF_MAP_PTR(aux->map_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
182 }
183
184 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
185 {
186         return aux->map_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
187 }
188
189 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
190                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
191 {
192         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
193         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
194         aux->map_state = (unsigned long)map |
195                          (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
196 }
197
198 struct bpf_call_arg_meta {
199         struct bpf_map *map_ptr;
200         bool raw_mode;
201         bool pkt_access;
202         int regno;
203         int access_size;
204         s64 msize_smax_value;
205         u64 msize_umax_value;
206         int ref_obj_id;
207         int func_id;
208 };
209
210 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
211
212 static const struct bpf_line_info *
213 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
214 {
215         const struct bpf_line_info *linfo;
216         const struct bpf_prog *prog;
217         u32 i, nr_linfo;
218
219         prog = env->prog;
220         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
221
222         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
223                 return NULL;
224
225         linfo = prog->aux->linfo;
226         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
227                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
228                         break;
229
230         return &linfo[i - 1];
231 }
232
233 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
234                        va_list args)
235 {
236         unsigned int n;
237
238         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
239
240         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
241                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
242
243         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
244         log->kbuf[n] = '\0';
245
246         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
247                 log->len_used += n;
248         else
249                 log->ubuf = NULL;
250 }
251
252 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
253  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
254  * so the user can figure out what's wrong with the program
255  */
256 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
257                                            const char *fmt, ...)
258 {
259         va_list args;
260
261         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
262                 return;
263
264         va_start(args, fmt);
265         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
266         va_end(args);
267 }
268 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
269
270 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
271 {
272         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
273         va_list args;
274
275         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
276                 return;
277
278         va_start(args, fmt);
279         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
280         va_end(args);
281 }
282
283 static const char *ltrim(const char *s)
284 {
285         while (isspace(*s))
286                 s++;
287
288         return s;
289 }
290
291 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
292                                          u32 insn_off,
293                                          const char *prefix_fmt, ...)
294 {
295         const struct bpf_line_info *linfo;
296
297         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
298                 return;
299
300         linfo = find_linfo(env, insn_off);
301         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
302                 return;
303
304         if (prefix_fmt) {
305                 va_list args;
306
307                 va_start(args, prefix_fmt);
308                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
309                 va_end(args);
310         }
311
312         verbose(env, "%s\n",
313                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
314                                          linfo->line_off)));
315
316         env->prev_linfo = linfo;
317 }
318
319 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
320 {
321         return type == PTR_TO_PACKET ||
322                type == PTR_TO_PACKET_META;
323 }
324
325 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
326 {
327         return type == PTR_TO_SOCKET ||
328                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
329                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
330                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
331 }
332
333 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
334 {
335         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
336                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
337                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
338                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
339 }
340
341 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
342 {
343         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
344                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
345 }
346
347 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
348 {
349         return type == PTR_TO_SOCKET ||
350                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
351                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
352                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
353 }
354
355 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
356 {
357         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
358 }
359
360 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
361  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
362  * released by release_reference().
363  */
364 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
365 {
366         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
367 }
368
369 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
370 {
371         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
372                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
373                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp;
374 }
375
376 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
377 {
378         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
379                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock;
380 }
381
382 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
383 static const char * const reg_type_str[] = {
384         [NOT_INIT]              = "?",
385         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
386         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
387         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
388         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
389         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
390         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
391         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
392         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
393         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
394         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
395         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
396         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
397         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
398         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
399         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
400         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
401         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
402         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
403 };
404
405 static char slot_type_char[] = {
406         [STACK_INVALID] = '?',
407         [STACK_SPILL]   = 'r',
408         [STACK_MISC]    = 'm',
409         [STACK_ZERO]    = '0',
410 };
411
412 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
413                            enum bpf_reg_liveness live)
414 {
415         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
416             verbose(env, "_");
417         if (live & REG_LIVE_READ)
418                 verbose(env, "r");
419         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
420                 verbose(env, "w");
421         if (live & REG_LIVE_DONE)
422                 verbose(env, "D");
423 }
424
425 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
426                                    const struct bpf_reg_state *reg)
427 {
428         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
429
430         return cur->frame[reg->frameno];
431 }
432
433 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
434                                  const struct bpf_func_state *state)
435 {
436         const struct bpf_reg_state *reg;
437         enum bpf_reg_type t;
438         int i;
439
440         if (state->frameno)
441                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
442         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
443                 reg = &state->regs[i];
444                 t = reg->type;
445                 if (t == NOT_INIT)
446                         continue;
447                 verbose(env, " R%d", i);
448                 print_liveness(env, reg->live);
449                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
450                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
451                         verbose(env, "P");
452                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
453                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
454                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
455                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
456                 } else {
457                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
458                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
459                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
460                         if (t != SCALAR_VALUE)
461                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
462                         if (type_is_pkt_pointer(t))
463                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
464                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
465                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
466                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
467                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
468                                         reg->map_ptr->key_size,
469                                         reg->map_ptr->value_size);
470                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
471                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
472                                  * could be a pointer whose offset is too big
473                                  * for reg->off
474                                  */
475                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
476                         } else {
477                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
478                                     reg->smin_value != S64_MIN)
479                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
480                                                 (long long)reg->smin_value);
481                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
482                                     reg->smax_value != S64_MAX)
483                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
484                                                 (long long)reg->smax_value);
485                                 if (reg->umin_value != 0)
486                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
487                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
488                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
489                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
490                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
491                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
492                                         char tn_buf[48];
493
494                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
495                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
496                                 }
497                         }
498                         verbose(env, ")");
499                 }
500         }
501         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
502                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
503                 bool valid = false;
504                 int j;
505
506                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
507                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
508                                 valid = true;
509                         types_buf[j] = slot_type_char[
510                                         state->stack[i].slot_type[j]];
511                 }
512                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
513                 if (!valid)
514                         continue;
515                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
516                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
517                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
518                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
519                         t = reg->type;
520                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
521                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
522                                 verbose(env, "P");
523                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
524                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
525                 } else {
526                         verbose(env, "=%s", types_buf);
527                 }
528         }
529         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
530                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
531                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
532                         if (state->refs[i].id)
533                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
534         }
535         verbose(env, "\n");
536 }
537
538 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
539 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
540                                const struct bpf_func_state *src)        \
541 {                                                                       \
542         if (!src->FIELD)                                                \
543                 return 0;                                               \
544         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
545                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
546                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
547                 return -EFAULT;                                         \
548         }                                                               \
549         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
550                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
551         return 0;                                                       \
552 }
553 /* copy_reference_state() */
554 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
555 /* copy_stack_state() */
556 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
557 #undef COPY_STATE_FN
558
559 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
560 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
561                                   bool copy_old)                        \
562 {                                                                       \
563         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
564         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
565         int slot = size / SIZE;                                         \
566                                                                         \
567         if (size <= old_size || !size) {                                \
568                 if (copy_old)                                           \
569                         return 0;                                       \
570                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
571                 if (!size && old_size) {                                \
572                         kfree(state->FIELD);                            \
573                         state->FIELD = NULL;                            \
574                 }                                                       \
575                 return 0;                                               \
576         }                                                               \
577         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
578                                     GFP_KERNEL);                        \
579         if (!new_##FIELD)                                               \
580                 return -ENOMEM;                                         \
581         if (copy_old) {                                                 \
582                 if (state->FIELD)                                       \
583                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
584                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
585                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
586                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
587         }                                                               \
588         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
589         kfree(state->FIELD);                                            \
590         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
591         return 0;                                                       \
592 }
593 /* realloc_reference_state() */
594 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
595 /* realloc_stack_state() */
596 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
597 #undef REALLOC_STATE_FN
598
599 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
600  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
601  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
602  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
603  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
604  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
605  */
606 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
607                               int refs_size, bool copy_old)
608 {
609         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
610         if (err)
611                 return err;
612         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
613 }
614
615 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
616  * this new pointer reference.
617  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
618  * On failure, returns a negative errno.
619  */
620 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
621 {
622         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
623         int new_ofs = state->acquired_refs;
624         int id, err;
625
626         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
627         if (err)
628                 return err;
629         id = ++env->id_gen;
630         state->refs[new_ofs].id = id;
631         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
632
633         return id;
634 }
635
636 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
637 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
638 {
639         int i, last_idx;
640
641         last_idx = state->acquired_refs - 1;
642         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
643                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
644                         if (last_idx && i != last_idx)
645                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
646                                        sizeof(*state->refs));
647                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
648                         state->acquired_refs--;
649                         return 0;
650                 }
651         }
652         return -EINVAL;
653 }
654
655 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
656                                     struct bpf_func_state *src)
657 {
658         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
659         if (err)
660                 return err;
661         err = copy_reference_state(dst, src);
662         if (err)
663                 return err;
664         return 0;
665 }
666
667 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
668 {
669         if (!state)
670                 return;
671         kfree(state->refs);
672         kfree(state->stack);
673         kfree(state);
674 }
675
676 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
677 {
678         kfree(state->jmp_history);
679         state->jmp_history = NULL;
680         state->jmp_history_cnt = 0;
681 }
682
683 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
684                                 bool free_self)
685 {
686         int i;
687
688         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
689                 free_func_state(state->frame[i]);
690                 state->frame[i] = NULL;
691         }
692         clear_jmp_history(state);
693         if (free_self)
694                 kfree(state);
695 }
696
697 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
698  * when necessary to accommodate larger src stack
699  */
700 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
701                            const struct bpf_func_state *src)
702 {
703         int err;
704
705         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
706                                  false);
707         if (err)
708                 return err;
709         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
710         err = copy_reference_state(dst, src);
711         if (err)
712                 return err;
713         return copy_stack_state(dst, src);
714 }
715
716 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
717                                const struct bpf_verifier_state *src)
718 {
719         struct bpf_func_state *dst;
720         u32 jmp_sz = sizeof(struct bpf_idx_pair) * src->jmp_history_cnt;
721         int i, err;
722
723         if (dst_state->jmp_history_cnt < src->jmp_history_cnt) {
724                 kfree(dst_state->jmp_history);
725                 dst_state->jmp_history = kmalloc(jmp_sz, GFP_USER);
726                 if (!dst_state->jmp_history)
727                         return -ENOMEM;
728         }
729         memcpy(dst_state->jmp_history, src->jmp_history, jmp_sz);
730         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
731
732         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
733         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
734                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
735                 dst_state->frame[i] = NULL;
736         }
737         dst_state->speculative = src->speculative;
738         dst_state->curframe = src->curframe;
739         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
740         dst_state->branches = src->branches;
741         dst_state->parent = src->parent;
742         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
743         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
744         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
745                 dst = dst_state->frame[i];
746                 if (!dst) {
747                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
748                         if (!dst)
749                                 return -ENOMEM;
750                         dst_state->frame[i] = dst;
751                 }
752                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
753                 if (err)
754                         return err;
755         }
756         return 0;
757 }
758
759 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
760 {
761         while (st) {
762                 u32 br = --st->branches;
763
764                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
765                  * but see comment in push_stack(), hence:
766                  */
767                 WARN_ONCE((int)br < 0,
768                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
769                           br);
770                 if (br)
771                         break;
772                 st = st->parent;
773         }
774 }
775
776 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
777                      int *insn_idx)
778 {
779         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
780         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
781         int err;
782
783         if (env->head == NULL)
784                 return -ENOENT;
785
786         if (cur) {
787                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
788                 if (err)
789                         return err;
790         }
791         if (insn_idx)
792                 *insn_idx = head->insn_idx;
793         if (prev_insn_idx)
794                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
795         elem = head->next;
796         free_verifier_state(&head->st, false);
797         kfree(head);
798         env->head = elem;
799         env->stack_size--;
800         return 0;
801 }
802
803 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
804                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
805                                              bool speculative)
806 {
807         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
808         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
809         int err;
810
811         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
812         if (!elem)
813                 goto err;
814
815         elem->insn_idx = insn_idx;
816         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
817         elem->next = env->head;
818         env->head = elem;
819         env->stack_size++;
820         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
821         if (err)
822                 goto err;
823         elem->st.speculative |= speculative;
824         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
825                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
826                         env->stack_size);
827                 goto err;
828         }
829         if (elem->st.parent) {
830                 ++elem->st.parent->branches;
831                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
832                  * but
833                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
834                  * instructions
835                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
836                  * a new state for a sequence of branches and all such current
837                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
838                  * which might have large 'branches' count.
839                  */
840         }
841         return &elem->st;
842 err:
843         free_verifier_state(env->cur_state, true);
844         env->cur_state = NULL;
845         /* pop all elements and return */
846         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
847         return NULL;
848 }
849
850 #define CALLER_SAVED_REGS 6
851 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
852         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
853 };
854
855 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
856
857 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
858  * known to have the value @imm.
859  */
860 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
861 {
862         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
863         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
864                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
865         reg->var_off = tnum_const(imm);
866         reg->smin_value = (s64)imm;
867         reg->smax_value = (s64)imm;
868         reg->umin_value = imm;
869         reg->umax_value = imm;
870 }
871
872 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
873  * used only on registers holding a pointer type.
874  */
875 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
876 {
877         __mark_reg_known(reg, 0);
878 }
879
880 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
881 {
882         __mark_reg_known(reg, 0);
883         reg->type = SCALAR_VALUE;
884 }
885
886 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
887                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
888 {
889         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
890                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
891                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
892                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
893                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
894                 return;
895         }
896         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
897 }
898
899 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
900 {
901         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
902 }
903
904 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
905 {
906         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
907                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
908 }
909
910 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
911 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
912                                     enum bpf_reg_type which)
913 {
914         /* The register can already have a range from prior markings.
915          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
916          * origin.
917          */
918         return reg->type == which &&
919                reg->id == 0 &&
920                reg->off == 0 &&
921                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
922 }
923
924 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
925 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
926 {
927         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
928         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
929                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
930         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
931         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
932                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
933         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
934         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
935                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
936 }
937
938 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
939 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
940 {
941         /* Learn sign from signed bounds.
942          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
943          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
944          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
945          */
946         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
947                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
948                                                           reg->umin_value);
949                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
950                                                           reg->umax_value);
951                 return;
952         }
953         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
954          * boundary, so we must be careful.
955          */
956         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
957                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
958                  * is positive, hence safe.
959                  */
960                 reg->smin_value = reg->umin_value;
961                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
962                                                           reg->umax_value);
963         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
964                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
965                  * is negative, hence safe.
966                  */
967                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
968                                                           reg->umin_value);
969                 reg->smax_value = reg->umax_value;
970         }
971 }
972
973 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
974 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
975 {
976         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
977                                       tnum_range(reg->umin_value,
978                                                  reg->umax_value));
979 }
980
981 /* Reset the min/max bounds of a register */
982 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
983 {
984         reg->smin_value = S64_MIN;
985         reg->smax_value = S64_MAX;
986         reg->umin_value = 0;
987         reg->umax_value = U64_MAX;
988
989         /* constant backtracking is enabled for root only for now */
990         reg->precise = capable(CAP_SYS_ADMIN) ? false : true;
991 }
992
993 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
994 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
995 {
996         /*
997          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
998          * padding between 'type' and union
999          */
1000         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
1001         reg->type = SCALAR_VALUE;
1002         reg->var_off = tnum_unknown;
1003         reg->frameno = 0;
1004         __mark_reg_unbounded(reg);
1005 }
1006
1007 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1008                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1009 {
1010         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1011                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1012                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1013                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1014                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1015                 return;
1016         }
1017         __mark_reg_unknown(regs + regno);
1018 }
1019
1020 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
1021 {
1022         __mark_reg_unknown(reg);
1023         reg->type = NOT_INIT;
1024 }
1025
1026 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1027                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1028 {
1029         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1030                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1031                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1032                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1033                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1034                 return;
1035         }
1036         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1037 }
1038
1039 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1040 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1041                            struct bpf_func_state *state)
1042 {
1043         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1044         int i;
1045
1046         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1047                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1048                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1049                 regs[i].parent = NULL;
1050                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1051         }
1052
1053         /* frame pointer */
1054         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1055         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1056         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1057
1058         /* 1st arg to a function */
1059         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
1060         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
1061 }
1062
1063 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1064 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1065                             struct bpf_func_state *state,
1066                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1067 {
1068         state->callsite = callsite;
1069         state->frameno = frameno;
1070         state->subprogno = subprogno;
1071         init_reg_state(env, state);
1072 }
1073
1074 enum reg_arg_type {
1075         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1076         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1077         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1078 };
1079
1080 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1081 {
1082         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1083                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1084 }
1085
1086 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1087 {
1088         struct bpf_subprog_info *p;
1089
1090         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1091                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1092         if (!p)
1093                 return -ENOENT;
1094         return p - env->subprog_info;
1095
1096 }
1097
1098 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1099 {
1100         int insn_cnt = env->prog->len;
1101         int ret;
1102
1103         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1104                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1105                 return -EINVAL;
1106         }
1107         ret = find_subprog(env, off);
1108         if (ret >= 0)
1109                 return 0;
1110         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1111                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1112                 return -E2BIG;
1113         }
1114         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1115         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1116              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1117         return 0;
1118 }
1119
1120 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1121 {
1122         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1123         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1124         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1125         int insn_cnt = env->prog->len;
1126
1127         /* Add entry function. */
1128         ret = add_subprog(env, 0);
1129         if (ret < 0)
1130                 return ret;
1131
1132         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1133         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1134                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1135                         continue;
1136                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1137                         continue;
1138                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1139                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1140                         return -EPERM;
1141                 }
1142                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1143                 if (ret < 0)
1144                         return ret;
1145         }
1146
1147         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1148          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1149          */
1150         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1151
1152         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1153                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1154                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1155
1156         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1157         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1158         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1159         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1160                 u8 code = insn[i].code;
1161
1162                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1163                         goto next;
1164                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1165                         goto next;
1166                 off = i + insn[i].off + 1;
1167                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1168                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1169                         return -EINVAL;
1170                 }
1171 next:
1172                 if (i == subprog_end - 1) {
1173                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1174                          * the last insn of the subprog should be either exit
1175                          * or unconditional jump back
1176                          */
1177                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1178                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1179                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1180                                 return -EINVAL;
1181                         }
1182                         subprog_start = subprog_end;
1183                         cur_subprog++;
1184                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1185                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1186                 }
1187         }
1188         return 0;
1189 }
1190
1191 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1192  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1193  */
1194 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1195                          const struct bpf_reg_state *state,
1196                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1197 {
1198         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1199         int cnt = 0;
1200
1201         while (parent) {
1202                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1203                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1204                         break;
1205                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1206                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1207                                 reg_type_str[parent->type],
1208                                 parent->var_off.value, parent->off);
1209                         return -EFAULT;
1210                 }
1211                 /* The first condition is more likely to be true than the
1212                  * second, checked it first.
1213                  */
1214                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1215                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1216                         /* The parentage chain never changes and
1217                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1218                          * There is no need to keep walking the chain again and
1219                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1220                          * This case happens when the same register is read
1221                          * multiple times without writes into it in-between.
1222                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1223                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1224                          */
1225                         break;
1226                 /* ... then we depend on parent's value */
1227                 parent->live |= flag;
1228                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1229                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1230                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1231                 state = parent;
1232                 parent = state->parent;
1233                 writes = true;
1234                 cnt++;
1235         }
1236
1237         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1238                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1239         return 0;
1240 }
1241
1242 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1243  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1244  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1245  */
1246 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1247                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1248 {
1249         u8 code, class, op;
1250
1251         code = insn->code;
1252         class = BPF_CLASS(code);
1253         op = BPF_OP(code);
1254         if (class == BPF_JMP) {
1255                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1256                  * conservatively.
1257                  */
1258                 if (op == BPF_EXIT)
1259                         return true;
1260                 if (op == BPF_CALL) {
1261                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1262                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1263                          * don't care the register def because they are anyway
1264                          * marked as NOT_INIT already.
1265                          */
1266                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1267                                 return false;
1268                         /* Helper call will reach here because of arg type
1269                          * check, conservatively return TRUE.
1270                          */
1271                         if (t == SRC_OP)
1272                                 return true;
1273
1274                         return false;
1275                 }
1276         }
1277
1278         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1279             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1280             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1281                 return true;
1282
1283         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1284                 return false;
1285
1286         if (class == BPF_LDX) {
1287                 if (t != SRC_OP)
1288                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1289                 /* LDX source must be ptr. */
1290                 return true;
1291         }
1292
1293         if (class == BPF_STX) {
1294                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1295                         return true;
1296                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1297         }
1298
1299         if (class == BPF_LD) {
1300                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1301
1302                 /* LD_IMM64 */
1303                 if (mode == BPF_IMM)
1304                         return true;
1305
1306                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1307                 if (t != SRC_OP)
1308                         return  false;
1309
1310                 /* Implicit ctx ptr. */
1311                 if (regno == BPF_REG_6)
1312                         return true;
1313
1314                 /* Explicit source could be any width. */
1315                 return true;
1316         }
1317
1318         if (class == BPF_ST)
1319                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1320                 return true;
1321
1322         /* Conservatively return true at default. */
1323         return true;
1324 }
1325
1326 /* Return TRUE if INSN doesn't have explicit value define. */
1327 static bool insn_no_def(struct bpf_insn *insn)
1328 {
1329         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1330
1331         return (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32 ||
1332                 class == BPF_STX || class == BPF_ST);
1333 }
1334
1335 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1336 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1337 {
1338         if (insn_no_def(insn))
1339                 return false;
1340
1341         return !is_reg64(env, insn, insn->dst_reg, NULL, DST_OP);
1342 }
1343
1344 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1345                            struct bpf_reg_state *reg)
1346 {
1347         s32 def_idx = reg->subreg_def;
1348
1349         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
1350                 return;
1351
1352         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
1353         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
1354         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1355 }
1356
1357 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1358                          enum reg_arg_type t)
1359 {
1360         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1361         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1362         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
1363         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
1364         bool rw64;
1365
1366         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1367                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1368                 return -EINVAL;
1369         }
1370
1371         reg = &regs[regno];
1372         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
1373         if (t == SRC_OP) {
1374                 /* check whether register used as source operand can be read */
1375                 if (reg->type == NOT_INIT) {
1376                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1377                         return -EACCES;
1378                 }
1379                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1380                 if (regno == BPF_REG_FP)
1381                         return 0;
1382
1383                 if (rw64)
1384                         mark_insn_zext(env, reg);
1385
1386                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
1387                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
1388         } else {
1389                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1390                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1391                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1392                         return -EACCES;
1393                 }
1394                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1395                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
1396                 if (t == DST_OP)
1397                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1398         }
1399         return 0;
1400 }
1401
1402 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
1403 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
1404                             struct bpf_verifier_state *cur)
1405 {
1406         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
1407         struct bpf_idx_pair *p;
1408
1409         cnt++;
1410         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
1411         if (!p)
1412                 return -ENOMEM;
1413         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
1414         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
1415         cur->jmp_history = p;
1416         cur->jmp_history_cnt = cnt;
1417         return 0;
1418 }
1419
1420 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
1421  * history then previous instruction came from straight line execution.
1422  */
1423 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
1424                              u32 *history)
1425 {
1426         u32 cnt = *history;
1427
1428         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
1429                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
1430                 (*history)--;
1431         } else {
1432                 i--;
1433         }
1434         return i;
1435 }
1436
1437 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
1438  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
1439  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
1440  */
1441 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
1442                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
1443 {
1444         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
1445                 .cb_print       = verbose,
1446                 .private_data   = env,
1447         };
1448         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
1449         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1450         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1451         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
1452         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
1453         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
1454         u32 spi;
1455
1456         if (insn->code == 0)
1457                 return 0;
1458         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1459                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
1460                 verbose(env, "%d: ", idx);
1461                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
1462         }
1463
1464         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
1465                 if (!(*reg_mask & dreg))
1466                         return 0;
1467                 if (opcode == BPF_MOV) {
1468                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1469                                 /* dreg = sreg
1470                                  * dreg needs precision after this insn
1471                                  * sreg needs precision before this insn
1472                                  */
1473                                 *reg_mask &= ~dreg;
1474                                 *reg_mask |= sreg;
1475                         } else {
1476                                 /* dreg = K
1477                                  * dreg needs precision after this insn.
1478                                  * Corresponding register is already marked
1479                                  * as precise=true in this verifier state.
1480                                  * No further markings in parent are necessary
1481                                  */
1482                                 *reg_mask &= ~dreg;
1483                         }
1484                 } else {
1485                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1486                                 /* dreg += sreg
1487                                  * both dreg and sreg need precision
1488                                  * before this insn
1489                                  */
1490                                 *reg_mask |= sreg;
1491                         } /* else dreg += K
1492                            * dreg still needs precision before this insn
1493                            */
1494                 }
1495         } else if (class == BPF_LDX) {
1496                 if (!(*reg_mask & dreg))
1497                         return 0;
1498                 *reg_mask &= ~dreg;
1499
1500                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
1501                  * Load from any other memory can be zero extended.
1502                  * The desire to keep that precision is already indicated
1503                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
1504                  * No further tracking necessary.
1505                  */
1506                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
1507                         return 0;
1508                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1509                         return 0;
1510
1511                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
1512                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
1513                  * tracked with precision
1514                  */
1515                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1516                 if (spi >= 64) {
1517                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1518                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1519                         return -EFAULT;
1520                 }
1521                 *stack_mask |= 1ull << spi;
1522         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
1523                 if (*reg_mask & dreg)
1524                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
1525                          * to access memory. It means backtracking
1526                          * encountered a case of pointer subtraction.
1527                          */
1528                         return -ENOTSUPP;
1529                 /* scalars can only be spilled into stack */
1530                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
1531                         return 0;
1532                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1533                         return 0;
1534                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1535                 if (spi >= 64) {
1536                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1537                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1538                         return -EFAULT;
1539                 }
1540                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
1541                         return 0;
1542                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
1543                 if (class == BPF_STX)
1544                         *reg_mask |= sreg;
1545         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
1546                 if (opcode == BPF_CALL) {
1547                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1548                                 return -ENOTSUPP;
1549                         /* regular helper call sets R0 */
1550                         *reg_mask &= ~1;
1551                         if (*reg_mask & 0x3f) {
1552                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
1553                                  * they should have been found already.
1554                                  */
1555                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
1556                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1557                                 return -EFAULT;
1558                         }
1559                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
1560                         return -ENOTSUPP;
1561                 }
1562         } else if (class == BPF_LD) {
1563                 if (!(*reg_mask & dreg))
1564                         return 0;
1565                 *reg_mask &= ~dreg;
1566                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
1567                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
1568                  * into parent is necessary
1569                  */
1570                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
1571                         /* to be analyzed */
1572                         return -ENOTSUPP;
1573         }
1574         return 0;
1575 }
1576
1577 /* the scalar precision tracking algorithm:
1578  * . at the start all registers have precise=false.
1579  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
1580  * . once precise value of the scalar register is used in:
1581  *   .  ptr + scalar alu
1582  *   . if (scalar cond K|scalar)
1583  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
1584  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
1585  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
1586  *   should be precise.
1587  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
1588  *   are equivalent if both are not precise.
1589  *
1590  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
1591  * since many different registers and stack slots could have been
1592  * used to compute single precise scalar.
1593  *
1594  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
1595  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
1596  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
1597  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
1598  *
1599  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
1600  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
1601  * All other branches will be explored for needing precision later.
1602  *
1603  * The backtracking needs to deal with cases like:
1604  *   R8=map_value(id=0,off=0,ks=4,vs=1952,imm=0) R9_w=map_value(id=0,off=40,ks=4,vs=1952,imm=0)
1605  * r9 -= r8
1606  * r5 = r9
1607  * if r5 > 0x79f goto pc+7
1608  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
1609  * r5 += 1
1610  * ...
1611  * call bpf_perf_event_output#25
1612  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
1613  *
1614  * and this case:
1615  * r6 = 1
1616  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
1617  * r0 += r6
1618  * if r0 == 0 goto
1619  *
1620  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
1621  *
1622  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
1623  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
1624  * may incorrectly prune callers. This is similar to
1625  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
1626  *
1627  * For now backtracking falls back into conservative marking.
1628  */
1629 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
1630                                      struct bpf_verifier_state *st)
1631 {
1632         struct bpf_func_state *func;
1633         struct bpf_reg_state *reg;
1634         int i, j;
1635
1636         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
1637          * pop_stack may still get !precise scalars.
1638          */
1639         for (; st; st = st->parent)
1640                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
1641                         func = st->frame[i];
1642                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
1643                                 reg = &func->regs[j];
1644                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1645                                         continue;
1646                                 reg->precise = true;
1647                         }
1648                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
1649                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1650                                         continue;
1651                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
1652                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1653                                         continue;
1654                                 reg->precise = true;
1655                         }
1656                 }
1657 }
1658
1659 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1660                                   int spi)
1661 {
1662         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
1663         int first_idx = st->first_insn_idx;
1664         int last_idx = env->insn_idx;
1665         struct bpf_func_state *func;
1666         struct bpf_reg_state *reg;
1667         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
1668         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
1669         bool skip_first = true;
1670         bool new_marks = false;
1671         int i, err;
1672
1673         if (!env->allow_ptr_leaks)
1674                 /* backtracking is root only for now */
1675                 return 0;
1676
1677         func = st->frame[st->curframe];
1678         if (regno >= 0) {
1679                 reg = &func->regs[regno];
1680                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1681                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
1682                         return -EFAULT;
1683                 }
1684                 if (!reg->precise)
1685                         new_marks = true;
1686                 else
1687                         reg_mask = 0;
1688                 reg->precise = true;
1689         }
1690
1691         while (spi >= 0) {
1692                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1693                         stack_mask = 0;
1694                         break;
1695                 }
1696                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
1697                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1698                         stack_mask = 0;
1699                         break;
1700                 }
1701                 if (!reg->precise)
1702                         new_marks = true;
1703                 else
1704                         stack_mask = 0;
1705                 reg->precise = true;
1706                 break;
1707         }
1708
1709         if (!new_marks)
1710                 return 0;
1711         if (!reg_mask && !stack_mask)
1712                 return 0;
1713         for (;;) {
1714                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
1715                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
1716
1717                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
1718                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
1719                 for (i = last_idx;;) {
1720                         if (skip_first) {
1721                                 err = 0;
1722                                 skip_first = false;
1723                         } else {
1724                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
1725                         }
1726                         if (err == -ENOTSUPP) {
1727                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1728                                 return 0;
1729                         } else if (err) {
1730                                 return err;
1731                         }
1732                         if (!reg_mask && !stack_mask)
1733                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
1734                                  * Since this state is already marked, just return.
1735                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
1736                                  */
1737                                 return 0;
1738                         if (i == first_idx)
1739                                 break;
1740                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
1741                         if (i >= env->prog->len) {
1742                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
1743                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
1744                                  * to backtrack.
1745                                  * It means the backtracking missed the spot where
1746                                  * particular register was initialized with a constant.
1747                                  */
1748                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
1749                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1750                                 return -EFAULT;
1751                         }
1752                 }
1753                 st = st->parent;
1754                 if (!st)
1755                         break;
1756
1757                 new_marks = false;
1758                 func = st->frame[st->curframe];
1759                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
1760                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
1761                         reg = &func->regs[i];
1762                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1763                                 reg_mask &= ~(1u << i);
1764                                 continue;
1765                         }
1766                         if (!reg->precise)
1767                                 new_marks = true;
1768                         reg->precise = true;
1769                 }
1770
1771                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
1772                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
1773                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
1774                                 /* This can happen if backtracking
1775                                  * is propagating stack precision where
1776                                  * caller has larger stack frame
1777                                  * than callee, but backtrack_insn() should
1778                                  * have returned -ENOTSUPP.
1779                                  */
1780                                 verbose(env, "BUG spi %d stack_size %d\n",
1781                                         i, func->allocated_stack);
1782                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1783                                 return -EFAULT;
1784                         }
1785
1786                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1787                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1788                                 continue;
1789                         }
1790                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
1791                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1792                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1793                                 continue;
1794                         }
1795                         if (!reg->precise)
1796                                 new_marks = true;
1797                         reg->precise = true;
1798                 }
1799                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1800                         print_verifier_state(env, func);
1801                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
1802                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
1803                                 reg_mask, stack_mask);
1804                 }
1805
1806                 if (!reg_mask && !stack_mask)
1807                         break;
1808                 if (!new_marks)
1809                         break;
1810
1811                 last_idx = st->last_insn_idx;
1812                 first_idx = st->first_insn_idx;
1813         }
1814         return 0;
1815 }
1816
1817 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1818 {
1819         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
1820 }
1821
1822 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
1823 {
1824         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
1825 }
1826
1827 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1828 {
1829         switch (type) {
1830         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1831         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1832         case PTR_TO_STACK:
1833         case PTR_TO_CTX:
1834         case PTR_TO_PACKET:
1835         case PTR_TO_PACKET_META:
1836         case PTR_TO_PACKET_END:
1837         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1838         case CONST_PTR_TO_MAP:
1839         case PTR_TO_SOCKET:
1840         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1841         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1842         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1843         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1844         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1845         case PTR_TO_XDP_SOCK:
1846                 return true;
1847         default:
1848                 return false;
1849         }
1850 }
1851
1852 /* Does this register contain a constant zero? */
1853 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1854 {
1855         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1856 }
1857
1858 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
1859 {
1860         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
1861 }
1862
1863 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
1864                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
1865 {
1866         int i;
1867
1868         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
1869         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1870
1871         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1872                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1873 }
1874
1875 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1876  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1877  */
1878 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1879                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1880                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1881 {
1882         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1883         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1884         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
1885         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
1886
1887         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1888                                  state->acquired_refs, true);
1889         if (err)
1890                 return err;
1891         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1892          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1893          */
1894         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1895             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1896             size != BPF_REG_SIZE) {
1897                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1898                 return -EACCES;
1899         }
1900
1901         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1902         if (value_regno >= 0)
1903                 reg = &cur->regs[value_regno];
1904
1905         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_const(reg) &&
1906             !register_is_null(reg) && env->allow_ptr_leaks) {
1907                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
1908                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
1909                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
1910                          * scalar via different register has to be conervative.
1911                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
1912                          * that contributed into 'reg' being a constant.
1913                          */
1914                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1915                         if (err)
1916                                 return err;
1917                 }
1918                 save_register_state(state, spi, reg);
1919         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
1920                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1921                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1922                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
1923                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1924                         return -EACCES;
1925                 }
1926
1927                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
1928                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1929                         return -EINVAL;
1930                 }
1931
1932                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1933                         bool sanitize = false;
1934
1935                         if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1936                             register_is_const(&state->stack[spi].spilled_ptr))
1937                                 sanitize = true;
1938                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1939                                 if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC) {
1940                                         sanitize = true;
1941                                         break;
1942                                 }
1943                         if (sanitize) {
1944                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
1945                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
1946
1947                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
1948                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
1949                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
1950                                  * (speculative store bypass)
1951                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
1952                                  * store of zero.
1953                                  */
1954                                 if (*poff && *poff != soff) {
1955                                         /* disallow programs where single insn stores
1956                                          * into two different stack slots, since verifier
1957                                          * cannot sanitize them
1958                                          */
1959                                         verbose(env,
1960                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
1961                                                 insn_idx, *poff, soff);
1962                                         return -EINVAL;
1963                                 }
1964                                 *poff = soff;
1965                         }
1966                 }
1967                 save_register_state(state, spi, reg);
1968         } else {
1969                 u8 type = STACK_MISC;
1970
1971                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
1972                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
1973                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
1974                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
1975                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1976                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
1977
1978                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1979                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1980                  * when stack slots are partially written.
1981                  * This heuristic means that read propagation will be
1982                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1983                  * to stack slots all the way to first state when programs
1984                  * writes+reads less than 8 bytes
1985                  */
1986                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1987                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1988
1989                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1990                 if (reg && register_is_null(reg)) {
1991                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
1992                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1993                         if (err)
1994                                 return err;
1995                         type = STACK_ZERO;
1996                 }
1997
1998                 /* Mark slots affected by this stack write. */
1999                 for (i = 0; i < size; i++)
2000                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2001                                 type;
2002         }
2003         return 0;
2004 }
2005
2006 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2007                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
2008                             int off, int size, int value_regno)
2009 {
2010         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2011         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2012         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2013         struct bpf_reg_state *reg;
2014         u8 *stype;
2015
2016         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
2017                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
2018                         off, size);
2019                 return -EACCES;
2020         }
2021         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2022         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2023
2024         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2025                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2026                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2027                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2028                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2029                                 return -EACCES;
2030                         }
2031                         if (value_regno >= 0) {
2032                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2033                                 state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2034                         }
2035                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2036                         return 0;
2037                 }
2038                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2039                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2040                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2041                                 return -EACCES;
2042                         }
2043                 }
2044
2045                 if (value_regno >= 0) {
2046                         /* restore register state from stack */
2047                         state->regs[value_regno] = *reg;
2048                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2049                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2050                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2051                          */
2052                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2053                 }
2054                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2055         } else {
2056                 int zeros = 0;
2057
2058                 for (i = 0; i < size; i++) {
2059                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
2060                                 continue;
2061                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
2062                                 zeros++;
2063                                 continue;
2064                         }
2065                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2066                                 off, i, size);
2067                         return -EACCES;
2068                 }
2069                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2070                 if (value_regno >= 0) {
2071                         if (zeros == size) {
2072                                 /* any size read into register is zero extended,
2073                                  * so the whole register == const_zero
2074                                  */
2075                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
2076                                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2077                                  * so mark it precise here, so that later
2078                                  * backtracking can stop here.
2079                                  * Backtracking may not need this if this register
2080                                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2081                                  * Forward propagation of precise flag is not
2082                                  * necessary either. This mark is only to stop
2083                                  * backtracking. Any register that contributed
2084                                  * to const 0 was marked precise before spill.
2085                                  */
2086                                 state->regs[value_regno].precise = true;
2087                         } else {
2088                                 /* have read misc data from the stack */
2089                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2090                         }
2091                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2092                 }
2093         }
2094         return 0;
2095 }
2096
2097 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
2098                               const struct bpf_reg_state *reg,
2099                               int off, int size)
2100 {
2101         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
2102          * can determine what type of data were returned. See
2103          * check_stack_read().
2104          */
2105         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2106                 char tn_buf[48];
2107
2108                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2109                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d\n",
2110                         tn_buf, off, size);
2111                 return -EACCES;
2112         }
2113
2114         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
2115                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
2116                 return -EACCES;
2117         }
2118
2119         return 0;
2120 }
2121
2122 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2123                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
2124 {
2125         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2126         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2127         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
2128
2129         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
2130                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2131                         map->value_size, off, size);
2132                 return -EACCES;
2133         }
2134
2135         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
2136                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2137                         map->value_size, off, size);
2138                 return -EACCES;
2139         }
2140
2141         return 0;
2142 }
2143
2144 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
2145 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2146                               int size, bool zero_size_allowed)
2147 {
2148         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2149         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2150
2151         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2152             off + size > map->value_size) {
2153                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2154                         map->value_size, off, size);
2155                 return -EACCES;
2156         }
2157         return 0;
2158 }
2159
2160 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
2161 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2162                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
2163 {
2164         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2165         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2166         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
2167         int err;
2168
2169         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
2170          * need to try adding each of min_value and max_value to off
2171          * to make sure our theoretical access will be safe.
2172          */
2173         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2174                 print_verifier_state(env, state);
2175
2176         /* The minimum value is only important with signed
2177          * comparisons where we can't assume the floor of a
2178          * value is 0.  If we are using signed variables for our
2179          * index'es we need to make sure that whatever we use
2180          * will have a set floor within our range.
2181          */
2182         if (reg->smin_value < 0 &&
2183             (reg->smin_value == S64_MIN ||
2184              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
2185               reg->smin_value + off < 0)) {
2186                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2187                         regno);
2188                 return -EACCES;
2189         }
2190         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
2191                                  zero_size_allowed);
2192         if (err) {
2193                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
2194                         regno);
2195                 return err;
2196         }
2197
2198         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
2199          * sure we won't do bad things.
2200          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
2201          */
2202         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
2203                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
2204                         regno);
2205                 return -EACCES;
2206         }
2207         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
2208                                  zero_size_allowed);
2209         if (err)
2210                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
2211                         regno);
2212
2213         if (map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr)) {
2214                 u32 lock = reg->map_ptr->spin_lock_off;
2215
2216                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
2217                  * load/store reject this program.
2218                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
2219                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
2220                  */
2221                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
2222                      lock < reg->umax_value + off + size) {
2223                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
2224                         return -EACCES;
2225                 }
2226         }
2227         return err;
2228 }
2229
2230 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
2231
2232 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
2233                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
2234                                        enum bpf_access_type t)
2235 {
2236         switch (env->prog->type) {
2237         /* Program types only with direct read access go here! */
2238         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
2239         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
2240         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
2241         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
2242         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
2243         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
2244                 if (t == BPF_WRITE)
2245                         return false;
2246                 /* fallthrough */
2247
2248         /* Program types with direct read + write access go here! */
2249         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2250         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2251         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
2252         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
2253         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
2254         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
2255                 if (meta)
2256                         return meta->pkt_access;
2257
2258                 env->seen_direct_write = true;
2259                 return true;
2260
2261         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
2262                 if (t == BPF_WRITE)
2263                         env->seen_direct_write = true;
2264
2265                 return true;
2266
2267         default:
2268                 return false;
2269         }
2270 }
2271
2272 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2273                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
2274 {
2275         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2276         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2277
2278         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2279             (u64)off + size > reg->range) {
2280                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
2281                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
2282                 return -EACCES;
2283         }
2284         return 0;
2285 }
2286
2287 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2288                                int size, bool zero_size_allowed)
2289 {
2290         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2291         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2292         int err;
2293
2294         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
2295          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
2296          * offset.
2297          */
2298
2299         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
2300          * detail to prove they're safe.
2301          */
2302         if (reg->smin_value < 0) {
2303                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2304                         regno);
2305                 return -EACCES;
2306         }
2307         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
2308         if (err) {
2309                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
2310                 return err;
2311         }
2312
2313         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
2314          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
2315          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
2316          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
2317          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
2318          */
2319         env->prog->aux->max_pkt_offset =
2320                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
2321                       off + reg->umax_value + size - 1);
2322
2323         return err;
2324 }
2325
2326 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
2327 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
2328                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
2329 {
2330         struct bpf_insn_access_aux info = {
2331                 .reg_type = *reg_type,
2332         };
2333
2334         if (env->ops->is_valid_access &&
2335             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
2336                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
2337                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
2338                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
2339                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
2340                  * will only allow for whole field access and rejects any other
2341                  * type of narrower access.
2342                  */
2343                 *reg_type = info.reg_type;
2344
2345                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
2346                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
2347                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
2348                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
2349                 return 0;
2350         }
2351
2352         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
2353         return -EACCES;
2354 }
2355
2356 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
2357                                   int size)
2358 {
2359         if (size < 0 || off < 0 ||
2360             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
2361                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
2362                         off, size);
2363                 return -EACCES;
2364         }
2365         return 0;
2366 }
2367
2368 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
2369                              u32 regno, int off, int size,
2370                              enum bpf_access_type t)
2371 {
2372         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2373         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2374         struct bpf_insn_access_aux info = {};
2375         bool valid;
2376
2377         if (reg->smin_value < 0) {
2378                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2379                         regno);
2380                 return -EACCES;
2381         }
2382
2383         switch (reg->type) {
2384         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2385                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
2386                 break;
2387         case PTR_TO_SOCKET:
2388                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2389                 break;
2390         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2391                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2392                 break;
2393         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2394                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2395                 break;
2396         default:
2397                 valid = false;
2398         }
2399
2400
2401         if (valid) {
2402                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
2403                         info.ctx_field_size;
2404                 return 0;
2405         }
2406
2407         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
2408                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
2409
2410         return -EACCES;
2411 }
2412
2413 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2414                                const struct bpf_reg_state *reg)
2415 {
2416         if (allow_ptr_leaks)
2417                 return false;
2418
2419         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2420 }
2421
2422 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2423 {
2424         return cur_regs(env) + regno;
2425 }
2426
2427 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2428 {
2429         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
2430 }
2431
2432 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2433 {
2434         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2435
2436         return reg->type == PTR_TO_CTX;
2437 }
2438
2439 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2440 {
2441         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2442
2443         return type_is_sk_pointer(reg->type);
2444 }
2445
2446 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2447 {
2448         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2449
2450         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
2451 }
2452
2453 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2454 {
2455         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2456
2457         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
2458         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
2459 }
2460
2461 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2462                                    const struct bpf_reg_state *reg,
2463                                    int off, int size, bool strict)
2464 {
2465         struct tnum reg_off;
2466         int ip_align;
2467
2468         /* Byte size accesses are always allowed. */
2469         if (!strict || size == 1)
2470                 return 0;
2471
2472         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
2473          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
2474          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
2475          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
2476          * to this code only in strict mode where we want to emulate
2477          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
2478          * unconditional IP align value of '2'.
2479          */
2480         ip_align = 2;
2481
2482         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
2483         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2484                 char tn_buf[48];
2485
2486                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2487                 verbose(env,
2488                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
2489                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
2490                 return -EACCES;
2491         }
2492
2493         return 0;
2494 }
2495
2496 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2497                                        const struct bpf_reg_state *reg,
2498                                        const char *pointer_desc,
2499                                        int off, int size, bool strict)
2500 {
2501         struct tnum reg_off;
2502
2503         /* Byte size accesses are always allowed. */
2504         if (!strict || size == 1)
2505                 return 0;
2506
2507         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
2508         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2509                 char tn_buf[48];
2510
2511                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2512                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
2513                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
2514                 return -EACCES;
2515         }
2516
2517         return 0;
2518 }
2519
2520 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2521                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
2522                                int size, bool strict_alignment_once)
2523 {
2524         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
2525         const char *pointer_desc = "";
2526
2527         switch (reg->type) {
2528         case PTR_TO_PACKET:
2529         case PTR_TO_PACKET_META:
2530                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
2531                  * right in front, treat it the very same way.
2532                  */
2533                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
2534         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2535                 pointer_desc = "flow keys ";
2536                 break;
2537         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2538                 pointer_desc = "value ";
2539                 break;
2540         case PTR_TO_CTX:
2541                 pointer_desc = "context ";
2542                 break;
2543         case PTR_TO_STACK:
2544                 pointer_desc = "stack ";
2545                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
2546                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
2547                  * aligned.
2548                  */
2549                 strict = true;
2550                 break;
2551         case PTR_TO_SOCKET:
2552                 pointer_desc = "sock ";
2553                 break;
2554         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2555                 pointer_desc = "sock_common ";
2556                 break;
2557         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2558                 pointer_desc = "tcp_sock ";
2559                 break;
2560         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2561                 pointer_desc = "xdp_sock ";
2562                 break;
2563         default:
2564                 break;
2565         }
2566         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
2567                                            strict);
2568 }
2569
2570 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2571                               const struct bpf_func_state *func,
2572                               int off)
2573 {
2574         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
2575
2576         if (stack >= -off)
2577                 return 0;
2578
2579         /* update known max for given subprogram */
2580         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
2581         return 0;
2582 }
2583
2584 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
2585  * and recursively walk all callees that given function can call.
2586  * Ignore jump and exit insns.
2587  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
2588  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
2589  */
2590 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
2591 {
2592         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
2593         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
2594         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2595         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
2596         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
2597
2598 process_func:
2599         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
2600          * of interpreter stack size
2601          */
2602         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2603         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
2604                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
2605                         frame + 1, depth);
2606                 return -EACCES;
2607         }
2608 continue_func:
2609         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
2610         for (; i < subprog_end; i++) {
2611                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
2612                         continue;
2613                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
2614                         continue;
2615                 /* remember insn and function to return to */
2616                 ret_insn[frame] = i + 1;
2617                 ret_prog[frame] = idx;
2618
2619                 /* find the callee */
2620                 i = i + insn[i].imm + 1;
2621                 idx = find_subprog(env, i);
2622                 if (idx < 0) {
2623                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2624                                   i);
2625                         return -EFAULT;
2626                 }
2627                 frame++;
2628                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
2629                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
2630                                 frame);
2631                         return -E2BIG;
2632                 }
2633                 goto process_func;
2634         }
2635         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
2636          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
2637          */
2638         if (frame == 0)
2639                 return 0;
2640         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2641         frame--;
2642         i = ret_insn[frame];
2643         idx = ret_prog[frame];
2644         goto continue_func;
2645 }
2646
2647 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
2648 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2649                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
2650 {
2651         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
2652
2653         subprog = find_subprog(env, start);
2654         if (subprog < 0) {
2655                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2656                           start);
2657                 return -EFAULT;
2658         }
2659         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
2660 }
2661 #endif
2662
2663 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
2664                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
2665 {
2666         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
2667          * its original, unmodified form.
2668          */
2669
2670         if (reg->off) {
2671                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
2672                         regno, reg->off);
2673                 return -EACCES;
2674         }
2675
2676         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2677                 char tn_buf[48];
2678
2679                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2680                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
2681                 return -EACCES;
2682         }
2683
2684         return 0;
2685 }
2686
2687 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
2688                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2689                                   int regno, int off, int size)
2690 {
2691         if (off < 0) {
2692                 verbose(env,
2693                         "R%d invalid tracepoint buffer access: off=%d, size=%d",
2694                         regno, off, size);
2695                 return -EACCES;
2696         }
2697         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2698                 char tn_buf[48];
2699
2700                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2701                 verbose(env,
2702                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s",
2703                         regno, off, tn_buf);
2704                 return -EACCES;
2705         }
2706         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
2707                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
2708
2709         return 0;
2710 }
2711
2712
2713 /* truncate register to smaller size (in bytes)
2714  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
2715  */
2716 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
2717 {
2718         u64 mask;
2719
2720         /* clear high bits in bit representation */
2721         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
2722
2723         /* fix arithmetic bounds */
2724         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
2725         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
2726                 reg->umin_value &= mask;
2727                 reg->umax_value &= mask;
2728         } else {
2729                 reg->umin_value = 0;
2730                 reg->umax_value = mask;
2731         }
2732         reg->smin_value = reg->umin_value;
2733         reg->smax_value = reg->umax_value;
2734 }
2735
2736 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
2737  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
2738  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
2739  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
2740  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
2741  */
2742 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
2743                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
2744                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
2745 {
2746         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2747         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
2748         struct bpf_func_state *state;
2749         int size, err = 0;
2750
2751         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
2752         if (size < 0)
2753                 return size;
2754
2755         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
2756         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
2757         if (err)
2758                 return err;
2759
2760         /* for access checks, reg->off is just part of off */
2761         off += reg->off;
2762
2763         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
2764                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2765                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2766                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
2767                         return -EACCES;
2768                 }
2769                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
2770                 if (err)
2771                         return err;
2772                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
2773                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2774                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2775
2776         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
2777                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
2778
2779                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2780                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2781                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
2782                         return -EACCES;
2783                 }
2784
2785                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2786                 if (err < 0)
2787                         return err;
2788
2789                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
2790                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2791                         /* ctx access returns either a scalar, or a
2792                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
2793                          * case, we know the offset is zero.
2794                          */
2795                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
2796                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2797                         } else {
2798                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
2799                                                     value_regno);
2800                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
2801                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
2802                                 /* A load of ctx field could have different
2803                                  * actual load size with the one encoded in the
2804                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
2805                                  * a sub-register.
2806                                  */
2807                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2808                         }
2809                         regs[value_regno].type = reg_type;
2810                 }
2811
2812         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
2813                 off += reg->var_off.value;
2814                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
2815                 if (err)
2816                         return err;
2817
2818                 state = func(env, reg);
2819                 err = update_stack_depth(env, state, off);
2820                 if (err)
2821                         return err;
2822
2823                 if (t == BPF_WRITE)
2824                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
2825                                                 value_regno, insn_idx);
2826                 else
2827                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
2828                                                value_regno);
2829         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
2830                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
2831                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
2832                         return -EACCES;
2833                 }
2834                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2835                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2836                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
2837                                 value_regno);
2838                         return -EACCES;
2839                 }
2840                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
2841                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2842                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2843         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
2844                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2845                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2846                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
2847                                 value_regno);
2848                         return -EACCES;
2849                 }
2850
2851                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
2852                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2853                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2854         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
2855                 if (t == BPF_WRITE) {
2856                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
2857                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
2858                         return -EACCES;
2859                 }
2860                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
2861                 if (!err && value_regno >= 0)
2862                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2863         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
2864                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
2865                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2866                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2867         } else {
2868                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
2869                         reg_type_str[reg->type]);
2870                 return -EACCES;
2871         }
2872
2873         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
2874             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
2875                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
2876                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
2877         }
2878         return err;
2879 }
2880
2881 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
2882 {
2883         int err;
2884
2885         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
2886             insn->imm != 0) {
2887                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
2888                 return -EINVAL;
2889         }
2890
2891         /* check src1 operand */
2892         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2893         if (err)
2894                 return err;
2895
2896         /* check src2 operand */
2897         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2898         if (err)
2899                 return err;
2900
2901         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2902                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
2903                 return -EACCES;
2904         }
2905
2906         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
2907             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
2908             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
2909             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
2910                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
2911                         insn->dst_reg,
2912                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
2913                 return -EACCES;
2914         }
2915
2916         /* check whether atomic_add can read the memory */
2917         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2918                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
2919         if (err)
2920                 return err;
2921
2922         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
2923         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2924                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
2925 }
2926
2927 static int __check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2928                                   int off, int access_size,
2929                                   bool zero_size_allowed)
2930 {
2931         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2932
2933         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
2934             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
2935                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2936                         verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
2937                                 regno, off, access_size);
2938                 } else {
2939                         char tn_buf[48];
2940
2941                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2942                         verbose(env, "invalid stack type R%d var_off=%s access_size=%d\n",
2943                                 regno, tn_buf, access_size);
2944                 }
2945                 return -EACCES;
2946         }
2947         return 0;
2948 }
2949
2950 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
2951  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
2952  * and all elements of stack are initialized.
2953  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
2954  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
2955  */
2956 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2957                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
2958                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
2959 {
2960         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2961         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
2962         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
2963
2964         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
2965                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
2966                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
2967                     register_is_null(reg))
2968                         return 0;
2969
2970                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2971                         reg_type_str[reg->type],
2972                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
2973                 return -EACCES;
2974         }
2975
2976         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2977                 min_off = max_off = reg->var_off.value + reg->off;
2978                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
2979                                              zero_size_allowed);
2980                 if (err)
2981                         return err;
2982         } else {
2983                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
2984                  * simplicity since it requires corresponding support in
2985                  * Spectre masking for stack ALU.
2986                  * See also retrieve_ptr_limit().
2987                  */
2988                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2989                         char tn_buf[48];
2990
2991                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2992                         verbose(env, "R%d indirect variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
2993                                 regno, tn_buf);
2994                         return -EACCES;
2995                 }
2996                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
2997                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
2998                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
2999                  * helper return since specific bounds are unknown what may
3000                  * cause uninitialized stack leaking.
3001                  */
3002                 if (meta && meta->raw_mode)
3003                         meta = NULL;
3004
3005                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
3006                     reg->smax_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3007                         verbose(env, "R%d unbounded indirect variable offset stack access\n",
3008                                 regno);
3009                         return -EACCES;
3010                 }
3011                 min_off = reg->smin_value + reg->off;
3012                 max_off = reg->smax_value + reg->off;
3013                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3014                                              zero_size_allowed);
3015                 if (err) {
3016                         verbose(env, "R%d min value is outside of stack bound\n",
3017                                 regno);
3018                         return err;
3019                 }
3020                 err = __check_stack_boundary(env, regno, max_off, access_size,
3021                                              zero_size_allowed);
3022                 if (err) {
3023                         verbose(env, "R%d max value is outside of stack bound\n",
3024                                 regno);
3025                         return err;
3026                 }
3027         }
3028
3029         if (meta && meta->raw_mode) {
3030                 meta->access_size = access_size;
3031                 meta->regno = regno;
3032                 return 0;
3033         }
3034
3035         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
3036                 u8 *stype;
3037
3038                 slot = -i - 1;
3039                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
3040                 if (state->allocated_stack <= slot)
3041                         goto err;
3042                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
3043                 if (*stype == STACK_MISC)
3044                         goto mark;
3045                 if (*stype == STACK_ZERO) {
3046                         /* helper can write anything into the stack */
3047                         *stype = STACK_MISC;
3048                         goto mark;
3049                 }
3050                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
3051                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE) {
3052                         __mark_reg_unknown(&state->stack[spi].spilled_ptr);
3053                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
3054                                 state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
3055                         goto mark;
3056                 }
3057
3058 err:
3059                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3060                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
3061                                 min_off, i - min_off, access_size);
3062                 } else {
3063                         char tn_buf[48];
3064
3065                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3066                         verbose(env, "invalid indirect read from stack var_off %s+%d size %d\n",
3067                                 tn_buf, i - min_off, access_size);
3068                 }
3069                 return -EACCES;
3070 mark:
3071                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
3072                  * the whole slot to be marked as 'read'
3073                  */
3074                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
3075                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
3076                               REG_LIVE_READ64);
3077         }
3078         return update_stack_depth(env, state, min_off);
3079 }
3080
3081 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3082                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
3083                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3084 {
3085         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3086
3087         switch (reg->type) {
3088         case PTR_TO_PACKET:
3089         case PTR_TO_PACKET_META:
3090                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
3091                                            zero_size_allowed);
3092         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3093                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
3094                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
3095                                           BPF_READ))
3096                         return -EACCES;
3097                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
3098                                         zero_size_allowed);
3099         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
3100                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
3101                                             zero_size_allowed, meta);
3102         }
3103 }
3104
3105 /* Implementation details:
3106  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
3107  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
3108  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
3109  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
3110  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
3111  * address of the map element.
3112  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
3113  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
3114  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
3115  * point to different bpf_spin_locks.
3116  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
3117  * dead-locks.
3118  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
3119  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
3120  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
3121  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
3122  * and clears it after bpf_spin_unlock.
3123  */
3124 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3125                              bool is_lock)
3126 {
3127         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3128         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3129         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
3130         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3131         u64 val = reg->var_off.value;
3132
3133         if (reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE) {
3134                 verbose(env, "R%d is not a pointer to map_value\n", regno);
3135                 return -EINVAL;
3136         }
3137         if (!is_const) {
3138                 verbose(env,
3139                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
3140                         regno);
3141                 return -EINVAL;
3142         }
3143         if (!map->btf) {
3144                 verbose(env,
3145                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
3146                         map->name);
3147                 return -EINVAL;
3148         }
3149         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
3150                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
3151                         verbose(env,
3152                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
3153                                 map->name);
3154                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
3155                         verbose(env,
3156                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
3157                                 map->name);
3158                 else
3159                         verbose(env,
3160                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
3161                                 map->name);
3162                 return -EINVAL;
3163         }
3164         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
3165                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
3166                         val + reg->off);
3167                 return -EINVAL;
3168         }
3169         if (is_lock) {
3170                 if (cur->active_spin_lock) {
3171                         verbose(env,
3172                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
3173                         return -EINVAL;
3174                 }
3175                 cur->active_spin_lock = reg->id;
3176         } else {
3177                 if (!cur->active_spin_lock) {
3178                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
3179                         return -EINVAL;
3180                 }
3181                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
3182                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
3183                         return -EINVAL;
3184                 }
3185                 cur->active_spin_lock = 0;
3186         }
3187         return 0;
3188 }
3189
3190 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
3191 {
3192         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
3193                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
3194                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3195 }
3196
3197 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
3198 {
3199         return type == ARG_CONST_SIZE ||
3200                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
3201 }
3202
3203 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
3204 {
3205         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
3206                type == ARG_PTR_TO_LONG;
3207 }
3208
3209 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
3210 {
3211         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
3212                 return sizeof(u32);
3213         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
3214                 return sizeof(u64);
3215
3216         return -EINVAL;
3217 }
3218
3219 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3220                           enum bpf_arg_type arg_type,
3221                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
3222 {
3223         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3224         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
3225         int err = 0;
3226
3227         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
3228                 return 0;
3229
3230         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
3231         if (err)
3232                 return err;
3233
3234         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
3235                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
3236                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
3237                                 regno);
3238                         return -EACCES;
3239                 }
3240                 return 0;
3241         }
3242
3243         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
3244             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
3245                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
3246                 return -EACCES;
3247         }
3248
3249         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
3250             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3251             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
3252             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3253                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3254                 if (register_is_null(reg) &&
3255                     arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3256                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3257                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3258                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3259                          type != expected_type)
3260                         goto err_type;
3261         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
3262                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
3263                 expected_type = SCALAR_VALUE;
3264                 if (type != expected_type)
3265                         goto err_type;
3266         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3267                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
3268                 if (type != expected_type)
3269                         goto err_type;
3270         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
3271                 expected_type = PTR_TO_CTX;
3272                 if (type != expected_type)
3273                         goto err_type;
3274                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
3275                 if (err < 0)
3276                         return err;
3277         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON) {
3278                 expected_type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
3279                 /* Any sk pointer can be ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON */
3280                 if (!type_is_sk_pointer(type))
3281                         goto err_type;
3282                 if (reg->ref_obj_id) {
3283                         if (meta->ref_obj_id) {
3284                                 verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
3285                                         regno, reg->ref_obj_id,
3286                                         meta->ref_obj_id);
3287                                 return -EFAULT;
3288                         }
3289                         meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
3290                 }
3291         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
3292                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
3293                 if (type != expected_type)
3294                         goto err_type;
3295         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
3296                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
3297                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
3298                                 return -EACCES;
3299                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
3300                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
3301                                 return -EACCES;
3302                 } else {
3303                         verbose(env, "verifier internal error\n");
3304                         return -EFAULT;
3305                 }
3306         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
3307                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3308                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
3309                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
3310                  * happens during stack boundary checking.
3311                  */
3312                 if (register_is_null(reg) &&
3313                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
3314                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3315                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3316                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3317                          type != expected_type)
3318                         goto err_type;
3319                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3320         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3321                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3322                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3323                     type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3324                     type != expected_type)
3325                         goto err_type;
3326         } else {
3327                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
3328                 return -EFAULT;
3329         }
3330
3331         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3332                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
3333                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
3334         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
3335                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
3336                  * check that [key, key + map->key_size) are within
3337                  * stack limits and initialized
3338                  */
3339                 if (!meta->map_ptr) {
3340                         /* in function declaration map_ptr must come before
3341                          * map_key, so that it's verified and known before
3342                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
3343                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
3344                          */
3345                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
3346                         return -EACCES;
3347                 }
3348                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3349                                               meta->map_ptr->key_size, false,
3350                                               NULL);
3351         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3352                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
3353                     !register_is_null(reg)) ||
3354                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
3355                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
3356                  * check [value, value + map->value_size) validity
3357                  */
3358                 if (!meta->map_ptr) {
3359                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
3360                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
3361                         return -EACCES;
3362                 }
3363                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
3364                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3365                                               meta->map_ptr->value_size, false,
3366                                               meta);
3367         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
3368                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
3369
3370                 /* remember the mem_size which may be used later
3371                  * to refine return values.
3372                  */
3373                 meta->msize_smax_value = reg->smax_value;
3374                 meta->msize_umax_value = reg->umax_value;
3375
3376                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
3377                  * happens using its boundaries.
3378                  */
3379                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
3380                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
3381                          * mode so that the program is required to
3382                          * initialize all the memory that the helper could
3383                          * just partially fill up.
3384                          */
3385                         meta = NULL;
3386
3387                 if (reg->smin_value < 0) {
3388                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
3389                                 regno);
3390                         return -EACCES;
3391                 }
3392
3393                 if (reg->umin_value == 0) {
3394                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
3395                                                       zero_size_allowed,
3396                                                       meta);
3397                         if (err)
3398                                 return err;
3399                 }
3400
3401                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
3402                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
3403                                 regno);
3404                         return -EACCES;
3405                 }
3406                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
3407                                               reg->umax_value,
3408                                               zero_size_allowed, meta);
3409                 if (!err)
3410                         err = mark_chain_precision(env, regno);
3411         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3412                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
3413
3414                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
3415                 if (err)
3416                         return err;
3417                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
3418         }
3419
3420         return err;
3421 err_type:
3422         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3423                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
3424         return -EACCES;
3425 }
3426
3427 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
3428                                         struct bpf_map *map, int func_id)
3429 {
3430         if (!map)
3431                 return 0;
3432
3433         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
3434         switch (map->map_type) {
3435         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
3436                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
3437                         goto error;
3438                 break;
3439         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
3440                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
3441                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
3442                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
3443                         goto error;
3444                 break;
3445         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
3446                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
3447                         goto error;
3448                 break;
3449         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
3450                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
3451                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
3452                         goto error;
3453                 break;
3454         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
3455         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
3456                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
3457                         goto error;
3458                 break;
3459         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
3460                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3461                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3462                         goto error;
3463                 break;
3464         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
3465          * appear.
3466          */
3467         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
3468                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
3469                         goto error;
3470                 break;
3471         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
3472                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3473                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3474                         goto error;
3475                 break;
3476         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
3477         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
3478                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3479                         goto error;
3480                 break;
3481         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
3482                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
3483                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
3484                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3485                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
3486                         goto error;
3487                 break;
3488         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
3489                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
3490                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
3491                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3492                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
3493                         goto error;
3494                 break;
3495         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
3496                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3497                         goto error;
3498                 break;
3499         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
3500         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
3501                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
3502                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3503                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
3504                         goto error;
3505                 break;
3506         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
3507                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
3508                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
3509                         goto error;
3510                 break;
3511         default:
3512                 break;
3513         }
3514
3515         /* ... and second from the function itself. */
3516         switch (func_id) {
3517         case BPF_FUNC_tail_call:
3518                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
3519                         goto error;
3520                 if (env->subprog_cnt > 1) {
3521                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
3522                         return -EINVAL;
3523                 }
3524                 break;
3525         case BPF_FUNC_perf_event_read:
3526         case BPF_FUNC_perf_event_output:
3527         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
3528                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
3529                         goto error;
3530                 break;
3531         case BPF_FUNC_get_stackid:
3532                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
3533                         goto error;
3534                 break;
3535         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
3536         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
3537                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
3538                         goto error;
3539                 break;
3540         case BPF_FUNC_redirect_map:
3541                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
3542                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
3543                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
3544                         goto error;
3545                 break;
3546         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
3547         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
3548         case BPF_FUNC_sock_map_update:
3549                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
3550                         goto error;
3551                 break;
3552         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
3553         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
3554         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
3555                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
3556                         goto error;
3557                 break;
3558         case BPF_FUNC_get_local_storage:
3559                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
3560                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
3561                         goto error;
3562                 break;
3563         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
3564                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
3565                         goto error;
3566                 break;
3567         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
3568         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
3569         case BPF_FUNC_map_push_elem:
3570                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
3571                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
3572                         goto error;
3573                 break;
3574         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
3575         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
3576                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
3577                         goto error;
3578                 break;
3579         default:
3580                 break;
3581         }
3582
3583         return 0;
3584 error:
3585         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
3586                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
3587         return -EINVAL;
3588 }
3589
3590 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3591 {
3592         int count = 0;
3593
3594         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3595                 count++;
3596         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3597                 count++;
3598         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3599                 count++;
3600         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3601                 count++;
3602         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3603                 count++;
3604
3605         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
3606          * which is sufficient for the helper functions we have
3607          * right now.
3608          */
3609         return count <= 1;
3610 }
3611
3612 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
3613                                     enum bpf_arg_type arg_next)
3614 {
3615         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3616                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
3617                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3618                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
3619 }
3620
3621 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3622 {
3623         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
3624          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
3625          * to be paired, so make sure there's no buggy
3626          * helper function specification.
3627          */
3628         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
3629             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
3630             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
3631             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
3632             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
3633             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
3634                 return false;
3635
3636         return true;
3637 }
3638
3639 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3640 {
3641         int count = 0;
3642
3643         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
3644                 count++;
3645         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
3646                 count++;
3647         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
3648                 count++;
3649         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
3650                 count++;
3651         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
3652                 count++;
3653
3654         /* A reference acquiring function cannot acquire
3655          * another refcounted ptr.
3656          */
3657         if (is_acquire_function(func_id) && count)
3658                 return false;
3659
3660         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
3661          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
3662          */
3663         return count <= 1;
3664 }
3665
3666 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3667 {
3668         return check_raw_mode_ok(fn) &&
3669                check_arg_pair_ok(fn) &&
3670                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
3671 }
3672
3673 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
3674  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
3675  */
3676 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
3677                                      struct bpf_func_state *state)
3678 {
3679         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3680         int i;
3681
3682         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3683                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
3684                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3685
3686         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3687                 if (!reg)
3688                         continue;
3689                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
3690                         __mark_reg_unknown(reg);
3691         }
3692 }
3693
3694 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
3695 {
3696         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3697         int i;
3698
3699         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3700                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
3701 }
3702
3703 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
3704                                    struct bpf_func_state *state,
3705                                    int ref_obj_id)
3706 {
3707         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3708         int i;
3709
3710         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3711                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
3712                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3713
3714         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3715                 if (!reg)
3716                         continue;
3717                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
3718                         __mark_reg_unknown(reg);
3719         }
3720 }
3721
3722 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
3723  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
3724  */
3725 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
3726                              int ref_obj_id)
3727 {
3728         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3729         int err;
3730         int i;
3731
3732         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
3733         if (err)
3734                 return err;
3735
3736         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3737                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
3738
3739         return 0;
3740 }
3741
3742 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
3743                            int *insn_idx)
3744 {
3745         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3746         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3747         int i, err, subprog, target_insn;
3748
3749         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
3750                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
3751                         state->curframe + 2);
3752                 return -E2BIG;
3753         }
3754
3755         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
3756         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
3757         if (subprog < 0) {
3758                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3759                         target_insn + 1);
3760                 return -EFAULT;
3761         }
3762
3763         caller = state->frame[state->curframe];
3764         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
3765                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
3766                         state->curframe + 1);
3767                 return -EFAULT;
3768         }
3769
3770         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
3771         if (!callee)
3772                 return -ENOMEM;
3773         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
3774
3775         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
3776          * into its own stack before reading from it.
3777          * callee can read/write into caller's stack
3778          */
3779         init_func_state(env, callee,
3780                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
3781                         *insn_idx /* callsite */,
3782                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
3783                         subprog /* subprog number within this prog */);
3784
3785         /* Transfer references to the callee */
3786         err = transfer_reference_state(callee, caller);
3787         if (err)
3788                 return err;
3789
3790         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
3791          * pointers, which connects us up to the liveness chain
3792          */
3793         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
3794                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
3795
3796         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
3797         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3798                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
3799                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3800         }
3801
3802         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
3803         state->curframe++;
3804
3805         /* and go analyze first insn of the callee */
3806         *insn_idx = target_insn;
3807
3808         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3809                 verbose(env, "caller:\n");
3810                 print_verifier_state(env, caller);
3811                 verbose(env, "callee:\n");
3812                 print_verifier_state(env, callee);
3813         }
3814         return 0;
3815 }
3816
3817 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
3818 {
3819         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3820         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3821         struct bpf_reg_state *r0;
3822         int err;
3823
3824         callee = state->frame[state->curframe];
3825         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
3826         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
3827                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
3828                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
3829                  * since these pointers are valid. Only current stack
3830                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
3831                  * but let's be conservative
3832                  */
3833                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
3834                 return -EINVAL;
3835         }
3836
3837         state->curframe--;
3838         caller = state->frame[state->curframe];
3839         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
3840         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
3841
3842         /* Transfer references to the caller */
3843         err = transfer_reference_state(caller, callee);
3844         if (err)
3845                 return err;
3846
3847         *insn_idx = callee->callsite + 1;
3848         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3849                 verbose(env, "returning from callee:\n");
3850                 print_verifier_state(env, callee);
3851                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
3852                 print_verifier_state(env, caller);
3853         }
3854         /* clear everything in the callee */
3855         free_func_state(callee);
3856         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
3857         return 0;
3858 }
3859
3860 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
3861                                    int func_id,
3862                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3863 {
3864         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
3865
3866         if (ret_type != RET_INTEGER ||
3867             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
3868              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
3869                 return;
3870
3871         ret_reg->smax_value = meta->msize_smax_value;
3872         ret_reg->umax_value = meta->msize_umax_value;
3873         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
3874         __reg_bound_offset(ret_reg);
3875 }
3876
3877 static int
3878 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
3879                 int func_id, int insn_idx)
3880 {
3881         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
3882         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
3883
3884         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
3885             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
3886             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
3887             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3888             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
3889             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3890             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
3891                 return 0;
3892
3893         if (map == NULL) {
3894                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
3895                 return -EINVAL;
3896         }
3897
3898         /* In case of read-only, some additional restrictions
3899          * need to be applied in order to prevent altering the
3900          * state of the map from program side.
3901          */
3902         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
3903             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
3904              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
3905              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
3906              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
3907                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
3908                 return -EACCES;
3909         }
3910
3911         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_state))
3912                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
3913                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
3914         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_state) != meta->map_ptr)
3915                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
3916                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
3917         return 0;
3918 }
3919
3920 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
3921 {
3922         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
3923         int i;
3924
3925         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
3926                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
3927                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
3928         }
3929         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
3930 }
3931
3932 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
3933 {
3934         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
3935         struct bpf_reg_state *regs;
3936         struct bpf_call_arg_meta meta;
3937         bool changes_data;
3938         int i, err;
3939
3940         /* find function prototype */
3941         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
3942                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3943                         func_id);
3944                 return -EINVAL;
3945         }
3946
3947         if (env->ops->get_func_proto)
3948                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
3949         if (!fn) {
3950                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3951                         func_id);
3952                 return -EINVAL;
3953         }
3954
3955         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
3956         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
3957                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
3958                 return -EINVAL;
3959         }
3960
3961         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
3962         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
3963         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
3964                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
3965                         func_id_name(func_id), func_id);
3966                 return -EINVAL;
3967         }
3968
3969         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
3970         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
3971
3972         err = check_func_proto(fn, func_id);
3973         if (err) {
3974                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
3975                         func_id_name(func_id), func_id);
3976                 return err;
3977         }
3978
3979         meta.func_id = func_id;
3980         /* check args */
3981         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
3982         if (err)
3983                 return err;
3984         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
3985         if (err)
3986                 return err;
3987         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
3988         if (err)
3989                 return err;
3990         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
3991         if (err)
3992                 return err;
3993         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
3994         if (err)
3995                 return err;
3996
3997         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
3998         if (err)
3999                 return err;
4000
4001         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
4002          * is inferred from register state.
4003          */
4004         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
4005                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
4006                                        BPF_WRITE, -1, false);
4007                 if (err)
4008                         return err;
4009         }
4010
4011         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
4012                 err = check_reference_leak(env);
4013                 if (err) {
4014                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
4015                         return err;
4016                 }
4017         } else if (is_release_function(func_id)) {
4018                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
4019                 if (err) {
4020                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
4021                                 func_id_name(func_id), func_id);
4022                         return err;
4023                 }
4024         }
4025
4026         regs = cur_regs(env);
4027
4028         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
4029          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
4030          */
4031         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
4032             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
4033                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
4034                 return -EINVAL;
4035         }
4036
4037         /* reset caller saved regs */
4038         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4039                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4040                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4041         }
4042
4043         /* helper call returns 64-bit value. */
4044         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4045
4046         /* update return register (already marked as written above) */
4047         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
4048                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
4049                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4050         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
4051                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
4052         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
4053                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4054                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
4055                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4056                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
4057                  * can check 'value_size' boundary of memory access
4058                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
4059                  */
4060                 if (meta.map_ptr == NULL) {
4061                         verbose(env,
4062                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4063                         return -EINVAL;
4064                 }
4065                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
4066                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4067                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4068                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
4069                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4070                 } else {
4071                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
4072                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4073                 }
4074         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4075                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4076                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
4077                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4078         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
4079                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4080                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
4081                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4082         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
4083                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4084                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
4085                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4086         } else {
4087                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
4088                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
4089                 return -EINVAL;
4090         }
4091
4092         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
4093                 /* For release_reference() */
4094                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
4095         } else if (is_acquire_function(func_id)) {
4096                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
4097
4098                 if (id < 0)
4099                         return id;
4100                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
4101                 regs[BPF_REG_0].id = id;
4102                 /* For release_reference() */
4103                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
4104         }
4105
4106         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
4107
4108         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
4109         if (err)
4110                 return err;
4111
4112         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
4113                 const char *err_str;
4114
4115 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
4116                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
4117                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
4118 #else
4119                 err = -ENOTSUPP;
4120                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
4121 #endif
4122                 if (err) {
4123                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
4124                         return err;
4125                 }
4126
4127                 env->prog->has_callchain_buf = true;
4128         }
4129
4130         if (changes_data)
4131                 clear_all_pkt_pointers(env);
4132         return 0;
4133 }
4134
4135 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
4136 {
4137         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
4138         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
4139
4140         if (b < 0)
4141                 return res > a;
4142         return res < a;
4143 }
4144
4145 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
4146 {
4147         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
4148         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
4149
4150         if (b < 0)
4151                 return res < a;
4152         return res > a;
4153 }
4154
4155 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
4156                                   const struct bpf_reg_state *reg,
4157                                   enum bpf_reg_type type)
4158 {
4159         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
4160         s64 val = reg->var_off.value;
4161         s64 smin = reg->smin_value;
4162
4163         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
4164                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
4165                         reg_type_str[type], val);
4166                 return false;
4167         }
4168
4169         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4170                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
4171                         reg_type_str[type], reg->off);
4172                 return false;
4173         }
4174
4175         if (smin == S64_MIN) {
4176                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
4177                         reg_type_str[type]);
4178                 return false;
4179         }
4180
4181         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4182                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
4183                         smin, reg_type_str[type]);
4184                 return false;
4185         }
4186
4187         return true;
4188 }
4189
4190 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
4191 {
4192         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
4193 }
4194
4195 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4196                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
4197 {
4198         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
4199                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
4200         u32 off;
4201
4202         switch (ptr_reg->type) {
4203         case PTR_TO_STACK:
4204                 /* Indirect variable offset stack access is prohibited in
4205                  * unprivileged mode so it's not handled here.
4206                  */
4207                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
4208                 if (mask_to_left)
4209                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
4210                 else
4211                         *ptr_limit = -off;
4212                 return 0;
4213         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4214                 if (mask_to_left) {
4215                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
4216                 } else {
4217                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
4218                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
4219                 }
4220                 return 0;
4221         default:
4222                 return -EINVAL;
4223         }
4224 }
4225
4226 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
4227                                     const struct bpf_insn *insn)
4228 {
4229         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
4230 }
4231
4232 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
4233                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
4234 {
4235         /* If we arrived here from different branches with different
4236          * state or limits to sanitize, then this won't work.
4237          */
4238         if (aux->alu_state &&
4239             (aux->alu_state != alu_state ||
4240              aux->alu_limit != alu_limit))
4241                 return -EACCES;
4242
4243         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
4244         aux->alu_state = alu_state;
4245         aux->alu_limit = alu_limit;
4246         return 0;
4247 }
4248
4249 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4250                             struct bpf_insn *insn)
4251 {
4252         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4253
4254         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4255                 return 0;
4256
4257         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
4258 }
4259
4260 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4261                             struct bpf_insn *insn,
4262                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4263                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
4264                             bool off_is_neg)
4265 {
4266         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4267         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4268         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
4269         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4270         u32 alu_state, alu_limit;
4271         struct bpf_reg_state tmp;
4272         bool ret;
4273
4274         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4275                 return 0;
4276
4277         /* We already marked aux for masking from non-speculative
4278          * paths, thus we got here in the first place. We only care
4279          * to explore bad access from here.
4280          */
4281         if (vstate->speculative)
4282                 goto do_sim;
4283
4284         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
4285         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
4286                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
4287
4288         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
4289                 return 0;
4290         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
4291                 return -EACCES;
4292 do_sim:
4293         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
4294          * speculative execution from truncation as a result of
4295          * masking when off was not within expected range. If off
4296          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
4297          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
4298          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
4299          * and truncated reg-based in the other in order to explore
4300          * bad access.
4301          */
4302         if (!ptr_is_dst_reg) {
4303                 tmp = *dst_reg;
4304                 *dst_reg = *ptr_reg;
4305         }
4306         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
4307         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
4308                 *dst_reg = tmp;
4309         return !ret ? -EFAULT : 0;
4310 }
4311
4312 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
4313  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
4314  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
4315  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
4316  */
4317 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4318                                    struct bpf_insn *insn,
4319                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4320                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
4321 {
4322         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4323         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4324         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
4325         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
4326         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
4327             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
4328         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
4329             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
4330         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
4331         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4332         int ret;
4333
4334         dst_reg = &regs[dst];
4335
4336         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4337             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4338                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4339                  * e.g. dead branches.
4340                  */
4341                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4342                 return 0;
4343         }
4344
4345         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4346                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
4347                 verbose(env,
4348                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
4349                         dst);
4350                 return -EACCES;
4351         }
4352
4353         switch (ptr_reg->type) {
4354         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
4355                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
4356                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4357                 return -EACCES;
4358         case CONST_PTR_TO_MAP:
4359         case PTR_TO_PACKET_END:
4360         case PTR_TO_SOCKET:
4361         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
4362         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
4363         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
4364         case PTR_TO_TCP_SOCK:
4365         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
4366         case PTR_TO_XDP_SOCK:
4367                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
4368                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4369                 return -EACCES;
4370         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4371                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
4372                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
4373                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
4374                         return -EACCES;
4375                 }
4376                 /* fall-through */
4377         default:
4378                 break;
4379         }
4380
4381         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
4382          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
4383          */
4384         dst_reg->type = ptr_reg->type;
4385         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4386
4387         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
4388             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
4389                 return -EINVAL;
4390
4391         switch (opcode) {
4392         case BPF_ADD:
4393                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4394                 if (ret < 0) {
4395                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
4396                         return ret;
4397                 }
4398                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
4399                  * the s32 'off' field
4400                  */
4401                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
4402                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
4403                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
4404                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4405                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4406                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4407                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4408                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4409                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
4410                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4411                         break;
4412                 }
4413                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
4414                  * == 0, since it's a scalar.
4415                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
4416                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
4417                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
4418                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
4419                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
4420                  * from ptr_reg.
4421                  */
4422                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
4423                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
4424                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4425                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4426                 } else {
4427                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
4428                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
4429                 }
4430                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
4431                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
4432                         dst_reg->umin_value = 0;
4433                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4434                 } else {
4435                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
4436                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
4437                 }
4438                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4439                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4440                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4441                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4442                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4443                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4444                         dst_reg->raw = 0;
4445                 }
4446                 break;
4447         case BPF_SUB:
4448                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4449                 if (ret < 0) {
4450                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
4451                         return ret;
4452                 }
4453                 if (dst_reg == off_reg) {
4454                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
4455                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
4456                                 dst);
4457                         return -EACCES;
4458                 }
4459                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
4460                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
4461                  * be able to deal with it.
4462                  */
4463                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
4464                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
4465                                 dst);
4466                         return -EACCES;
4467                 }
4468                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
4469                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
4470                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
4471                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4472                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4473                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4474                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4475                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4476                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4477                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
4478                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4479                         break;
4480                 }
4481                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
4482                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
4483                  */
4484                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
4485                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
4486                         /* Overflow possible, we know nothing */
4487                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4488                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4489                 } else {
4490                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
4491                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
4492                 }
4493                 if (umin_ptr < umax_val) {
4494                         /* Overflow possible, we know nothing */
4495                         dst_reg->umin_value = 0;
4496                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4497                 } else {
4498                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4499                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
4500                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
4501                 }
4502                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4503                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4504                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4505                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4506                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4507                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4508                         if (smin_val < 0)
4509                                 dst_reg->raw = 0;
4510                 }
4511                 break;
4512         case BPF_AND:
4513         case BPF_OR:
4514         case BPF_XOR:
4515                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
4516                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
4517                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4518                 return -EACCES;
4519         default:
4520                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
4521                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
4522                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4523                 return -EACCES;
4524         }
4525
4526         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
4527                 return -EINVAL;
4528
4529         __update_reg_bounds(dst_reg);
4530         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4531         __reg_bound_offset(dst_reg);
4532
4533         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
4534          * in order to be able to sanitize access later on.
4535          */
4536         if (!env->allow_ptr_leaks) {
4537                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
4538                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
4539                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
4540                                 "prohibited for !root\n", dst);
4541                         return -EACCES;
4542                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
4543                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
4544                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
4545                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
4546                                 "prohibited for !root\n", dst);
4547                         return -EACCES;
4548                 }
4549         }
4550
4551         return 0;
4552 }
4553
4554 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
4555  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
4556  * need extra checks in the 32-bit case.
4557  */
4558 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4559                                       struct bpf_insn *insn,
4560                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
4561                                       struct bpf_reg_state src_reg)
4562 {
4563         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4564         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4565         bool src_known, dst_known;
4566         s64 smin_val, smax_val;
4567         u64 umin_val, umax_val;
4568         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
4569         u32 dst = insn->dst_reg;
4570         int ret;
4571
4572         if (insn_bitness == 32) {
4573                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
4574                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
4575                  * 32 bits.
4576                  */
4577                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4578                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
4579         }
4580
4581         smin_val = src_reg.smin_value;
4582         smax_val = src_reg.smax_value;
4583         umin_val = src_reg.umin_value;
4584         umax_val = src_reg.umax_value;
4585         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
4586         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
4587
4588         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4589             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4590                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4591                  * e.g. dead branches.
4592                  */
4593                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4594                 return 0;
4595         }
4596
4597         if (!src_known &&
4598             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
4599                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4600                 return 0;
4601         }
4602
4603         switch (opcode) {
4604         case BPF_ADD:
4605                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4606                 if (ret < 0) {
4607                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
4608                         return ret;
4609                 }
4610                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
4611                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
4612                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4613                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4614                 } else {
4615                         dst_reg->smin_value += smin_val;
4616                         dst_reg->smax_value += smax_val;
4617                 }
4618                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
4619                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
4620                         dst_reg->umin_value = 0;
4621                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4622                 } else {
4623                         dst_reg->umin_value += umin_val;
4624                         dst_reg->umax_value += umax_val;
4625                 }
4626                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4627                 break;
4628         case BPF_SUB:
4629                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4630                 if (ret < 0) {
4631                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
4632                         return ret;
4633                 }
4634                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
4635                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
4636                         /* Overflow possible, we know nothing */
4637                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4638                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4639                 } else {
4640                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
4641                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
4642                 }
4643                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
4644                         /* Overflow possible, we know nothing */
4645                         dst_reg->umin_value = 0;
4646                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4647                 } else {
4648                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4649                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
4650                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
4651                 }
4652                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4653                 break;
4654         case BPF_MUL:
4655                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4656                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
4657                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
4658                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4659                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4660                         break;
4661                 }
4662                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
4663                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
4664                  */
4665                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
4666                         /* Potential overflow, we know nothing */
4667                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4668                         /* (except what we can learn from the var_off) */
4669                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4670                         break;
4671                 }
4672                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
4673                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
4674                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
4675                         /* Overflow possible, we know nothing */
4676                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4677                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4678                 } else {
4679                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4680                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4681                 }
4682                 break;
4683         case BPF_AND:
4684                 if (src_known && dst_known) {
4685                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
4686                                                   src_reg.var_off.value);
4687                         break;
4688                 }
4689                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
4690                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
4691                  */
4692                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4693                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
4694                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
4695                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4696                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
4697                          * ain't nobody got time for that.
4698                          */
4699                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4700                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4701                 } else {
4702                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
4703                          * cast result into s64.
4704                          */
4705                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4706                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4707                 }
4708                 /* We may learn something more from the var_off */
4709                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4710                 break;
4711         case BPF_OR:
4712                 if (src_known && dst_known) {
4713                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
4714                                                   src_reg.var_off.value);
4715                         break;
4716                 }
4717                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
4718                  * maximum of the operands' minima
4719                  */
4720                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4721                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
4722                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
4723                                       dst_reg->var_off.mask;
4724                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4725                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
4726                          * ain't nobody got time for that.
4727                          */
4728                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4729                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4730                 } else {
4731                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
4732                          * cast result into s64.
4733                          */
4734                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4735                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4736                 }
4737                 /* We may learn something more from the var_off */
4738                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4739                 break;
4740         case BPF_LSH:
4741                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4742                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4743                          * This includes shifts by a negative number.
4744                          */
4745                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4746                         break;
4747                 }
4748                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
4749                  * up from var_off)
4750                  */
4751                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4752                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4753                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
4754                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
4755                         dst_reg->umin_value = 0;
4756                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4757                 } else {
4758                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
4759                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
4760                 }
4761                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4762                 /* We may learn something more from the var_off */
4763                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4764                 break;
4765         case BPF_RSH:
4766                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4767                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4768                          * This includes shifts by a negative number.
4769                          */
4770                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4771                         break;
4772                 }
4773                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
4774                  * be negative, then either:
4775                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
4776                  *    unknown, so we lose our signed bounds
4777                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
4778                  *    signed bounds
4779                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
4780                  *    about the result
4781                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
4782                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
4783                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
4784                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
4785                  * var_off of the result.
4786                  */
4787                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4788                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4789                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4790                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
4791                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
4792                 /* We may learn something more from the var_off */
4793                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4794                 break;
4795         case BPF_ARSH:
4796                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4797                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4798                          * This includes shifts by a negative number.
4799                          */
4800                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4801                         break;
4802                 }
4803
4804                 /* Upon reaching here, src_known is true and
4805                  * umax_val is equal to umin_val.
4806                  */
4807                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
4808                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
4809                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4810
4811                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
4812                  * dst_reg var_off to refine the result.
4813                  */
4814                 dst_reg->umin_value = 0;
4815                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4816                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4817                 break;
4818         default:
4819                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4820                 break;
4821         }
4822
4823         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4824                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
4825                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4826         }
4827
4828         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4829         __reg_bound_offset(dst_reg);
4830         return 0;
4831 }
4832
4833 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
4834  * and var_off.
4835  */
4836 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4837                                    struct bpf_insn *insn)
4838 {
4839         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4840         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4841         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
4842         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
4843         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4844         int err;
4845
4846         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
4847         src_reg = NULL;
4848         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
4849                 ptr_reg = dst_reg;
4850         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4851                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
4852                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
4853                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
4854                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
4855                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
4856                                  * pointer subtraction
4857                                  */
4858                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
4859                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4860                                         return 0;
4861                                 }
4862                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
4863                                         insn->dst_reg,
4864                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4865                                 return -EACCES;
4866                         } else {
4867                                 /* scalar += pointer
4868                                  * This is legal, but we have to reverse our
4869                                  * src/dest handling in computing the range
4870                                  */
4871                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
4872                                 if (err)
4873                                         return err;
4874                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4875                                                                src_reg, dst_reg);
4876                         }
4877                 } else if (ptr_reg) {
4878                         /* pointer += scalar */
4879                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
4880                         if (err)
4881                                 return err;
4882                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4883                                                        dst_reg, src_reg);
4884                 }
4885         } else {
4886                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
4887                  * need to be able to read from this state.
4888                  */
4889                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
4890                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
4891                 src_reg = &off_reg;
4892                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
4893                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4894                                                        ptr_reg, src_reg);
4895         }
4896
4897         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
4898         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
4899                 print_verifier_state(env, state);
4900                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
4901                 return -EINVAL;
4902         }
4903         if (WARN_ON(!src_reg)) {
4904                 print_verifier_state(env, state);
4905                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
4906                 return -EINVAL;
4907         }
4908         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
4909 }
4910
4911 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
4912 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4913 {
4914         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4915         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4916         int err;
4917
4918         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
4919                 if (opcode == BPF_NEG) {
4920                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
4921                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4922                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
4923                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
4924                                 return -EINVAL;
4925                         }
4926                 } else {
4927                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
4928                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
4929                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4930                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
4931                                 return -EINVAL;
4932                         }
4933                 }
4934
4935                 /* check src operand */
4936                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4937                 if (err)
4938                         return err;
4939
4940                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
4941                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
4942                                 insn->dst_reg);
4943                         return -EACCES;
4944                 }
4945
4946                 /* check dest operand */
4947                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
4948                 if (err)
4949                         return err;
4950
4951         } else if (opcode == BPF_MOV) {
4952
4953                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4954                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
4955                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4956                                 return -EINVAL;
4957                         }
4958
4959                         /* check src operand */
4960                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4961                         if (err)
4962                                 return err;
4963                 } else {
4964                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
4965                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4966                                 return -EINVAL;
4967                         }
4968                 }
4969
4970                 /* check dest operand, mark as required later */
4971                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
4972                 if (err)
4973                         return err;
4974
4975                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4976                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
4977                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
4978
4979                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4980                                 /* case: R1 = R2
4981                                  * copy register state to dest reg
4982                                  */
4983                                 *dst_reg = *src_reg;
4984                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
4985                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4986                         } else {
4987                                 /* R1 = (u32) R2 */
4988                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4989                                         verbose(env,
4990                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
4991                                                 insn->src_reg);
4992                                         return -EACCES;
4993                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
4994                                         *dst_reg = *src_reg;
4995                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
4996                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
4997                                 } else {
4998                                         mark_reg_unknown(env, regs,
4999                                                          insn->dst_reg);
5000                                 }
5001                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
5002                         }
5003                 } else {
5004                         /* case: R = imm
5005                          * remember the value we stored into this reg
5006                          */
5007                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
5008                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5009                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5010                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5011                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5012                                                  insn->imm);
5013                         } else {
5014                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5015                                                  (u32)insn->imm);
5016                         }
5017                 }
5018
5019         } else if (opcode > BPF_END) {
5020                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
5021                 return -EINVAL;
5022
5023         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
5024
5025                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5026                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5027                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5028                                 return -EINVAL;
5029                         }
5030                         /* check src1 operand */
5031                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5032                         if (err)
5033                                 return err;
5034                 } else {
5035                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5036                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5037                                 return -EINVAL;
5038                         }
5039                 }
5040
5041                 /* check src2 operand */
5042                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5043                 if (err)
5044                         return err;
5045
5046                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
5047                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
5048                         verbose(env, "div by zero\n");
5049                         return -EINVAL;
5050                 }
5051
5052                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
5053                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
5054                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
5055
5056                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
5057                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
5058                                 return -EINVAL;
5059                         }
5060                 }
5061
5062                 /* check dest operand */
5063                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5064                 if (err)
5065                         return err;
5066
5067                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
5068         }
5069
5070         return 0;
5071 }
5072
5073 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
5074                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
5075                                      enum bpf_reg_type type, u16 new_range)
5076 {
5077         struct bpf_reg_state *reg;
5078         int i;
5079
5080         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
5081                 reg = &state->regs[i];
5082                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5083                         /* keep the maximum range already checked */
5084                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5085         }
5086
5087         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5088                 if (!reg)
5089                         continue;
5090                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5091                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5092         }
5093 }
5094
5095 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
5096                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5097                                    enum bpf_reg_type type,
5098                                    bool range_right_open)
5099 {
5100         u16 new_range;
5101         int i;
5102
5103         if (dst_reg->off < 0 ||
5104             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
5105                 /* This doesn't give us any range */
5106                 return;
5107
5108         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
5109             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
5110                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
5111                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
5112                  */
5113                 return;
5114
5115         new_range = dst_reg->off;
5116         if (range_right_open)
5117                 new_range--;
5118
5119         /* Examples for register markings:
5120          *
5121          * pkt_data in dst register:
5122          *
5123          *   r2 = r3;
5124          *   r2 += 8;
5125          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
5126          *   <access okay>
5127          *
5128          *   r2 = r3;
5129          *   r2 += 8;
5130          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
5131          *   <handle exception>
5132          *
5133          *   Where:
5134          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
5135          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5136          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5137          *
5138          * pkt_data in src register:
5139          *
5140          *   r2 = r3;
5141          *   r2 += 8;
5142          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
5143          *   <handle exception>
5144          *
5145          *   r2 = r3;
5146          *   r2 += 8;
5147          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
5148          *   <access okay>
5149          *
5150          *   Where:
5151          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
5152          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5153          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5154          *
5155          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
5156          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
5157          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
5158          * the check.
5159          */
5160
5161         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
5162          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
5163          * the range won't allow anything.
5164          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
5165          */
5166         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5167                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
5168                                          new_range);
5169 }
5170
5171 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
5172  * and return:
5173  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
5174  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
5175  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
5176  */
5177 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
5178                            bool is_jmp32)
5179 {
5180         struct bpf_reg_state reg_lo;
5181         s64 sval;
5182
5183         if (__is_pointer_value(false, reg))
5184                 return -1;
5185
5186         if (is_jmp32) {
5187                 reg_lo = *reg;
5188                 reg = &reg_lo;
5189                 /* For JMP32, only low 32 bits are compared, coerce_reg_to_size
5190                  * could truncate high bits and update umin/umax according to
5191                  * information of low bits.
5192                  */
5193                 coerce_reg_to_size(reg, 4);
5194                 /* smin/smax need special handling. For example, after coerce,
5195                  * if smin_value is 0x00000000ffffffffLL, the value is -1 when
5196                  * used as operand to JMP32. It is a negative number from s32's
5197                  * point of view, while it is a positive number when seen as
5198                  * s64. The smin/smax are kept as s64, therefore, when used with
5199                  * JMP32, they need to be transformed into s32, then sign
5200                  * extended back to s64.
5201                  *
5202                  * Also, smin/smax were copied from umin/umax. If umin/umax has
5203                  * different sign bit, then min/max relationship doesn't
5204                  * maintain after casting into s32, for this case, set smin/smax
5205                  * to safest range.
5206                  */
5207                 if ((reg->umax_value ^ reg->umin_value) &
5208                     (1ULL << 31)) {
5209                         reg->smin_value = S32_MIN;
5210                         reg->smax_value = S32_MAX;
5211                 }
5212                 reg->smin_value = (s64)(s32)reg->smin_value;
5213                 reg->smax_value = (s64)(s32)reg->smax_value;
5214
5215                 val = (u32)val;
5216                 sval = (s64)(s32)val;
5217         } else {
5218                 sval = (s64)val;
5219         }
5220
5221         switch (opcode) {
5222         case BPF_JEQ:
5223                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5224                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5225                 break;
5226         case BPF_JNE:
5227                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5228                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5229                 break;
5230         case BPF_JSET:
5231                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
5232                         return 1;
5233                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
5234                         return 0;
5235                 break;
5236         case BPF_JGT:
5237                 if (reg->umin_value > val)
5238                         return 1;
5239                 else if (reg->umax_value <= val)
5240                         return 0;
5241                 break;
5242         case BPF_JSGT:
5243                 if (reg->smin_value > sval)
5244                         return 1;
5245                 else if (reg->smax_value < sval)
5246                         return 0;
5247                 break;
5248         case BPF_JLT:
5249                 if (reg->umax_value < val)
5250                         return 1;
5251                 else if (reg->umin_value >= val)
5252                         return 0;
5253                 break;
5254         case BPF_JSLT:
5255                 if (reg->smax_value < sval)
5256                         return 1;
5257                 else if (reg->smin_value >= sval)
5258                         return 0;
5259                 break;
5260         case BPF_JGE:
5261                 if (reg->umin_value >= val)
5262                         return 1;
5263                 else if (reg->umax_value < val)
5264                         return 0;
5265                 break;
5266         case BPF_JSGE:
5267                 if (reg->smin_value >= sval)
5268                         return 1;
5269                 else if (reg->smax_value < sval)
5270                         return 0;
5271                 break;
5272         case BPF_JLE:
5273                 if (reg->umax_value <= val)
5274                         return 1;
5275                 else if (reg->umin_value > val)
5276                         return 0;
5277                 break;
5278         case BPF_JSLE:
5279                 if (reg->smax_value <= sval)
5280                         return 1;
5281                 else if (reg->smin_value > sval)
5282                         return 0;
5283                 break;
5284         }
5285
5286         return -1;
5287 }
5288
5289 /* Generate min value of the high 32-bit from TNUM info. */
5290 static u64 gen_hi_min(struct tnum var)
5291 {
5292         return var.value & ~0xffffffffULL;
5293 }
5294
5295 /* Generate max value of the high 32-bit from TNUM info. */
5296 static u64 gen_hi_max(struct tnum var)
5297 {
5298         return (var.value | var.mask) & ~0xffffffffULL;
5299 }
5300
5301 /* Return true if VAL is compared with a s64 sign extended from s32, and they
5302  * are with the same signedness.
5303  */
5304 static bool cmp_val_with_extended_s64(s64 sval, struct bpf_reg_state *reg)
5305 {
5306         return ((s32)sval >= 0 &&
5307                 reg->smin_value >= 0 && reg->smax_value <= S32_MAX) ||
5308                ((s32)sval < 0 &&
5309                 reg->smax_value <= 0 && reg->smin_value >= S32_MIN);
5310 }
5311
5312 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
5313  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
5314  * simply doing a BPF_K check.
5315  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
5316  */
5317 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
5318                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5319                             u8 opcode, bool is_jmp32)
5320 {
5321         s64 sval;
5322
5323         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
5324          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
5325          * the same object, but we don't bother with that.
5326          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
5327          * only need to check one of them for pointerness.
5328          */
5329         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5330                 return;
5331
5332         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5333         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5334
5335         switch (opcode) {
5336         case BPF_JEQ:
5337         case BPF_JNE:
5338         {
5339                 struct bpf_reg_state *reg =
5340                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5341
5342                 /* For BPF_JEQ, if this is false we know nothing Jon Snow, but
5343                  * if it is true we know the value for sure. Likewise for
5344                  * BPF_JNE.
5345                  */
5346                 if (is_jmp32) {
5347                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5348                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5349
5350                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5351                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5352                 } else {
5353                         __mark_reg_known(reg, val);
5354                 }
5355                 break;
5356         }
5357         case BPF_JSET:
5358                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5359                                               tnum_const(~val));
5360                 if (is_power_of_2(val))
5361                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5362                                                     tnum_const(val));
5363                 break;
5364         case BPF_JGE:
5365         case BPF_JGT:
5366         {
5367                 u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
5368                 u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
5369
5370                 if (is_jmp32) {
5371                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
5372                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
5373                 }
5374                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
5375                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
5376                 break;
5377         }
5378         case BPF_JSGE:
5379         case BPF_JSGT:
5380         {
5381                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
5382                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
5383
5384                 /* If the full s64 was not sign-extended from s32 then don't
5385                  * deduct further info.
5386                  */
5387                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5388                         break;
5389                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5390                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5391                 break;
5392         }
5393         case BPF_JLE:
5394         case BPF_JLT:
5395         {
5396                 u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
5397                 u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
5398
5399                 if (is_jmp32) {
5400                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
5401                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
5402                 }
5403                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
5404                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
5405                 break;
5406         }
5407         case BPF_JSLE:
5408         case BPF_JSLT:
5409         {
5410                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
5411                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
5412
5413                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5414                         break;
5415                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5416                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5417                 break;
5418         }
5419         default:
5420                 break;
5421         }
5422
5423         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5424         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5425         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5426         __reg_bound_offset(false_reg);
5427         __reg_bound_offset(true_reg);
5428         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5429          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5430          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5431          */
5432         __update_reg_bounds(false_reg);
5433         __update_reg_bounds(true_reg);
5434 }
5435
5436 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
5437  * the variable reg.
5438  */
5439 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
5440                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5441                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
5442 {
5443         s64 sval;
5444
5445         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5446                 return;
5447
5448         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5449         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5450
5451         switch (opcode) {
5452         case BPF_JEQ:
5453         case BPF_JNE:
5454         {
5455                 struct bpf_reg_state *reg =
5456                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5457
5458                 if (is_jmp32) {
5459                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5460                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5461
5462                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5463                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5464                 } else {
5465                         __mark_reg_known(reg, val);
5466                 }
5467                 break;
5468         }
5469         case BPF_JSET:
5470                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5471                                               tnum_const(~val));
5472                 if (is_power_of_2(val))
5473                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5474                                                     tnum_const(val));
5475                 break;
5476         case BPF_JGE:
5477         case BPF_JGT:
5478         {
5479                 u64 false_umin = opcode == BPF_JGT ? val    : val + 1;
5480                 u64 true_umax = opcode == BPF_JGT ? val - 1 : val;
5481
5482                 if (is_jmp32) {
5483                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
5484                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
5485                 }
5486                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
5487                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
5488                 break;
5489         }
5490         case BPF_JSGE:
5491         case BPF_JSGT:
5492         {
5493                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval + 1;
5494                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval - 1 : sval;
5495
5496                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5497                         break;
5498                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5499                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5500                 break;
5501         }
5502         case BPF_JLE:
5503         case BPF_JLT:
5504         {
5505                 u64 false_umax = opcode == BPF_JLT ? val    : val - 1;
5506                 u64 true_umin = opcode == BPF_JLT ? val + 1 : val;
5507
5508                 if (is_jmp32) {
5509                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
5510                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
5511                 }
5512                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
5513                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
5514                 break;
5515         }
5516         case BPF_JSLE:
5517         case BPF_JSLT:
5518         {
5519                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval - 1;
5520                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval + 1 : sval;
5521
5522                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5523                         break;
5524                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5525                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5526                 break;
5527         }
5528         default:
5529                 break;
5530         }
5531
5532         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5533         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5534         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5535         __reg_bound_offset(false_reg);
5536         __reg_bound_offset(true_reg);
5537         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5538          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5539          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5540          */
5541         __update_reg_bounds(false_reg);
5542         __update_reg_bounds(true_reg);
5543 }
5544
5545 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
5546 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
5547                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
5548 {
5549         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
5550                                                         dst_reg->umin_value);
5551         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
5552                                                         dst_reg->umax_value);
5553         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
5554                                                         dst_reg->smin_value);
5555         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
5556                                                         dst_reg->smax_value);
5557         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
5558                                                              dst_reg->var_off);
5559         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
5560         __update_reg_bounds(src_reg);
5561         __update_reg_bounds(dst_reg);
5562         /* We might have learned something about the sign bit. */
5563         __reg_deduce_bounds(src_reg);
5564         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5565         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5566         __reg_bound_offset(src_reg);
5567         __reg_bound_offset(dst_reg);
5568         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5569          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5570          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5571          */
5572         __update_reg_bounds(src_reg);
5573         __update_reg_bounds(dst_reg);
5574 }
5575
5576 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
5577                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
5578                                 struct bpf_reg_state *false_src,
5579                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
5580                                 u8 opcode)
5581 {
5582         switch (opcode) {
5583         case BPF_JEQ:
5584                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
5585                 break;
5586         case BPF_JNE:
5587                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
5588                 break;
5589         }
5590 }
5591
5592 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
5593                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
5594                                  bool is_null)
5595 {
5596         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
5597                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
5598                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
5599                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
5600                  */
5601                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
5602                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
5603                                  reg->off)) {
5604                         __mark_reg_known_zero(reg);
5605                         reg->off = 0;
5606                 }
5607                 if (is_null) {
5608                         reg->type = SCALAR_VALUE;
5609                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
5610                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
5611                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
5612                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
5613                         } else if (reg->map_ptr->map_type ==
5614                                    BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
5615                                 reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
5616                         } else {
5617                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5618                         }
5619                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
5620                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
5621                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
5622                         reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
5623                 } else if (reg->type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
5624                         reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
5625                 }
5626                 if (is_null) {
5627                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
5628                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
5629                          * so that state pruning has chances to take effect.
5630                          */
5631                         reg->id = 0;
5632                         reg->ref_obj_id = 0;
5633                 } else if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
5634                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
5635                          * in release_reg_references().
5636                          *
5637                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
5638                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
5639                          */
5640                         reg->id = 0;
5641                 }
5642         }
5643 }
5644
5645 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
5646                                     bool is_null)
5647 {
5648         struct bpf_reg_state *reg;
5649         int i;
5650
5651         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5652                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
5653
5654         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5655                 if (!reg)
5656                         continue;
5657                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
5658         }
5659 }
5660
5661 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
5662  * be folded together at some point.
5663  */
5664 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
5665                                   bool is_null)
5666 {
5667         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5668         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
5669         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
5670         u32 id = regs[regno].id;
5671         int i;
5672
5673         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
5674                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
5675                  * No one could have freed the reference state before
5676                  * doing the NULL check.
5677                  */
5678                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
5679
5680         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5681                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
5682 }
5683
5684 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
5685                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5686                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
5687                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
5688                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
5689 {
5690         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
5691                 return false;
5692
5693         /* Pointers are always 64-bit. */
5694         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
5695                 return false;
5696
5697         switch (BPF_OP(insn->code)) {
5698         case BPF_JGT:
5699                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5700                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5701                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5702                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5703                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
5704                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5705                                                dst_reg->type, false);
5706                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5707                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5708                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5709                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5710                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5711                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5712                                                src_reg->type, true);
5713                 } else {
5714                         return false;
5715                 }
5716                 break;
5717         case BPF_JLT:
5718                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5719                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5720                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5721                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5722                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
5723                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5724                                                dst_reg->type, true);
5725                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5726                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5727                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5728                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5729                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5730                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5731                                                src_reg->type, false);
5732                 } else {
5733                         return false;
5734                 }
5735                 break;
5736         case BPF_JGE:
5737                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5738                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5739                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5740                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5741                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
5742                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5743                                                dst_reg->type, true);
5744                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5745                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5746                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5747                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5748                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
5749                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5750                                                src_reg->type, false);
5751                 } else {
5752                         return false;
5753                 }
5754                 break;
5755         case BPF_JLE:
5756                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5757                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5758                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5759                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5760                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
5761                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5762                                                dst_reg->type, false);
5763                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5764                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5765                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5766                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5767                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
5768                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5769                                                src_reg->type, true);
5770                 } else {
5771                         return false;
5772                 }
5773                 break;
5774         default:
5775                 return false;
5776         }
5777
5778         return true;
5779 }
5780
5781 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
5782                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
5783 {
5784         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
5785         struct bpf_verifier_state *other_branch;
5786         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
5787         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
5788         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5789         bool is_jmp32;
5790         int pred = -1;
5791         int err;
5792
5793         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
5794         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
5795                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
5796                 return -EINVAL;
5797         }
5798
5799         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5800                 if (insn->imm != 0) {
5801                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
5802                         return -EINVAL;
5803                 }
5804
5805                 /* check src1 operand */
5806                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5807                 if (err)
5808                         return err;
5809
5810                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
5811                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
5812                                 insn->src_reg);
5813                         return -EACCES;
5814                 }
5815                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
5816         } else {
5817                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
5818                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
5819                         return -EINVAL;
5820                 }
5821         }
5822
5823         /* check src2 operand */
5824         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5825         if (err)
5826                 return err;
5827
5828         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
5829         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
5830
5831         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)
5832                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm,
5833                                        opcode, is_jmp32);
5834         else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
5835                  tnum_is_const(src_reg->var_off))
5836                 pred = is_branch_taken(dst_reg, src_reg->var_off.value,
5837                                        opcode, is_jmp32);
5838         if (pred >= 0) {
5839                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
5840                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err)
5841                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
5842                 if (err)
5843                         return err;
5844         }
5845         if (pred == 1) {
5846                 /* only follow the goto, ignore fall-through */
5847                 *insn_idx += insn->off;
5848                 return 0;
5849         } else if (pred == 0) {
5850                 /* only follow fall-through branch, since
5851                  * that's where the program will go
5852                  */
5853                 return 0;
5854         }
5855
5856         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
5857                                   false);
5858         if (!other_branch)
5859                 return -EFAULT;
5860         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
5861
5862         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
5863          * our min/max values for our dst register.
5864          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
5865          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
5866          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
5867          * comparable.
5868          */
5869         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5870                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
5871                 struct bpf_reg_state lo_reg0 = *dst_reg;
5872                 struct bpf_reg_state lo_reg1 = *src_reg;
5873                 struct bpf_reg_state *src_lo, *dst_lo;
5874
5875                 dst_lo = &lo_reg0;
5876                 src_lo = &lo_reg1;
5877                 coerce_reg_to_size(dst_lo, 4);
5878                 coerce_reg_to_size(src_lo, 4);
5879
5880                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
5881                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5882                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
5883                             (is_jmp32 && tnum_is_const(src_lo->var_off)))
5884                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
5885                                                 dst_reg,
5886                                                 is_jmp32
5887                                                 ? src_lo->var_off.value
5888                                                 : src_reg->var_off.value,
5889                                                 opcode, is_jmp32);
5890                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
5891                                  (is_jmp32 && tnum_is_const(dst_lo->var_off)))
5892                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
5893                                                     src_reg,
5894                                                     is_jmp32
5895                                                     ? dst_lo->var_off.value
5896                                                     : dst_reg->var_off.value,
5897                                                     opcode, is_jmp32);
5898                         else if (!is_jmp32 &&
5899                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
5900                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
5901                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
5902                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
5903                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
5904                 }
5905         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5906                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
5907                                         dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
5908         }
5909
5910         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
5911          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
5912          *       which will never be JMP32.
5913          */
5914         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
5915             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
5916             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
5917                 /* Mark all identical registers in each branch as either
5918                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
5919                  */
5920                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
5921                                       opcode == BPF_JNE);
5922                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
5923                                       opcode == BPF_JEQ);
5924         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
5925                                            this_branch, other_branch) &&
5926                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
5927                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
5928                         insn->dst_reg);
5929                 return -EACCES;
5930         }
5931         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
5932                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
5933         return 0;
5934 }
5935
5936 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
5937 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5938 {
5939         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
5940         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5941         struct bpf_map *map;
5942         int err;
5943
5944         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
5945                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
5946                 return -EINVAL;
5947         }
5948         if (insn->off != 0) {
5949                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
5950                 return -EINVAL;
5951         }
5952
5953         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
5954         if (err)
5955                 return err;
5956
5957         if (insn->src_reg == 0) {
5958                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
5959
5960                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5961                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
5962                 return 0;
5963         }
5964
5965         map = env->used_maps[aux->map_index];
5966         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
5967         regs[insn->dst_reg].map_ptr = map;
5968
5969         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
5970                 regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5971                 regs[insn->dst_reg].off = aux->map_off;
5972                 if (map_value_has_spin_lock(map))
5973                         regs[insn->dst_reg].id = ++env->id_gen;
5974         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
5975                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
5976         } else {
5977                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5978                 return -EINVAL;
5979         }
5980
5981         return 0;
5982 }
5983
5984 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
5985 {
5986         switch (type) {
5987         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
5988         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
5989         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
5990                 return true;
5991         default:
5992                 return false;
5993         }
5994 }
5995
5996 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
5997  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
5998  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
5999  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
6000  *
6001  * Implicit input:
6002  *   ctx == skb == R6 == CTX
6003  *
6004  * Explicit input:
6005  *   SRC == any register
6006  *   IMM == 32-bit immediate
6007  *
6008  * Output:
6009  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
6010  */
6011 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6012 {
6013         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6014         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
6015         int i, err;
6016
6017         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
6018                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
6019                 return -EINVAL;
6020         }
6021
6022         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
6023                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6024                 return -EINVAL;
6025         }
6026
6027         if (env->subprog_cnt > 1) {
6028                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
6029                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
6030                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
6031                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
6032                  * all functions in order to make proper register save/restore
6033                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
6034                  */
6035                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
6036                 return -EINVAL;
6037         }
6038
6039         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
6040             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
6041             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
6042                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
6043                 return -EINVAL;
6044         }
6045
6046         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
6047         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
6048         if (err)
6049                 return err;
6050
6051         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
6052          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
6053          * reference leak.
6054          */
6055         err = check_reference_leak(env);
6056         if (err) {
6057                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
6058                 return err;
6059         }
6060
6061         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
6062                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
6063                 return -EINVAL;
6064         }
6065
6066         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
6067                 verbose(env,
6068                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
6069                 return -EINVAL;
6070         }
6071
6072         if (mode == BPF_IND) {
6073                 /* check explicit source operand */
6074                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6075                 if (err)
6076                         return err;
6077         }
6078
6079         /* reset caller saved regs to unreadable */
6080         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6081                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6082                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6083         }
6084
6085         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
6086          * the value fetched from the packet.
6087          * Already marked as written above.
6088          */
6089         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6090         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
6091         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
6092         return 0;
6093 }
6094
6095 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
6096 {
6097         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
6098         struct bpf_reg_state *reg;
6099         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
6100
6101         switch (env->prog->type) {
6102         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
6103                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
6104                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG)
6105                         range = tnum_range(1, 1);
6106                 break;
6107         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
6108                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
6109                         range = tnum_range(0, 3);
6110                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
6111                 }
6112                 break;
6113         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
6114         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
6115         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
6116         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
6117         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
6118                 break;
6119         default:
6120                 return 0;
6121         }
6122
6123         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
6124         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
6125                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
6126                         reg_type_str[reg->type]);
6127                 return -EINVAL;
6128         }
6129
6130         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
6131                 char tn_buf[48];
6132
6133                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
6134                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
6135                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6136                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
6137                 } else {
6138                         verbose(env, "has unknown scalar value");
6139                 }
6140                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), range);
6141                 verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
6142                 return -EINVAL;
6143         }
6144
6145         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
6146             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
6147                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
6148         return 0;
6149 }
6150
6151 /* non-recursive DFS pseudo code
6152  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
6153  * 2      label v as discovered
6154  * 3      let S be a stack
6155  * 4      S.push(v)
6156  * 5      while S is not empty
6157  * 6            t <- S.pop()
6158  * 7            if t is what we're looking for:
6159  * 8                return t
6160  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
6161  * 10               if edge e is already labelled
6162  * 11                   continue with the next edge
6163  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
6164  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
6165  * 14                   label e as tree-edge
6166  * 15                   label w as discovered
6167  * 16                   S.push(w)
6168  * 17                   continue at 5
6169  * 18               else if vertex w is discovered
6170  * 19                   label e as back-edge
6171  * 20               else
6172  * 21                   // vertex w is explored
6173  * 22                   label e as forward- or cross-edge
6174  * 23           label t as explored
6175  * 24           S.pop()
6176  *
6177  * convention:
6178  * 0x10 - discovered
6179  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
6180  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
6181  * 0x20 - explored
6182  */
6183
6184 enum {
6185         DISCOVERED = 0x10,
6186         EXPLORED = 0x20,
6187         FALLTHROUGH = 1,
6188         BRANCH = 2,
6189 };
6190
6191 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
6192 {
6193         return env->prog->len;
6194 }
6195
6196 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
6197                                         struct bpf_verifier_env *env,
6198                                         int idx)
6199 {
6200         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
6201         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
6202
6203         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
6204 }
6205
6206 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
6207 {
6208         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
6209 }
6210
6211 /* t, w, e - match pseudo-code above:
6212  * t - index of current instruction
6213  * w - next instruction
6214  * e - edge
6215  */
6216 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
6217                      bool loop_ok)
6218 {
6219         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
6220         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
6221
6222         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
6223                 return 0;
6224
6225         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
6226                 return 0;
6227
6228         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
6229                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6230                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
6231                 return -EINVAL;
6232         }
6233
6234         if (e == BRANCH)
6235                 /* mark branch target for state pruning */
6236                 init_explored_state(env, w);
6237
6238         if (insn_state[w] == 0) {
6239                 /* tree-edge */
6240                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6241                 insn_state[w] = DISCOVERED;
6242                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
6243                         return -E2BIG;
6244                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
6245                 return 1;
6246         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
6247                 if (loop_ok && env->allow_ptr_leaks)
6248                         return 0;
6249                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6250                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
6251                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
6252                 return -EINVAL;
6253         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
6254                 /* forward- or cross-edge */
6255                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6256         } else {
6257                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
6258                 return -EFAULT;
6259         }
6260         return 0;
6261 }
6262
6263 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
6264  * loop == back-edge in directed graph
6265  */
6266 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
6267 {
6268         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
6269         int insn_cnt = env->prog->len;
6270         int *insn_stack, *insn_state;
6271         int ret = 0;
6272         int i, t;
6273
6274         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6275         if (!insn_state)
6276                 return -ENOMEM;
6277
6278         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6279         if (!insn_stack) {
6280                 kvfree(insn_state);
6281                 return -ENOMEM;
6282         }
6283
6284         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
6285         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
6286         env->cfg.cur_stack = 1;
6287
6288 peek_stack:
6289         if (env->cfg.cur_stack == 0)
6290                 goto check_state;
6291         t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
6292
6293         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP ||
6294             BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP32) {
6295                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
6296
6297                 if (opcode == BPF_EXIT) {
6298                         goto mark_explored;
6299                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
6300                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6301                         if (ret == 1)
6302                                 goto peek_stack;
6303                         else if (ret < 0)
6304                                 goto err_free;
6305                         if (t + 1 < insn_cnt)
6306                                 init_explored_state(env, t + 1);
6307                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
6308                                 init_explored_state(env, t);
6309                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
6310                                                 env, false);
6311                                 if (ret == 1)
6312                                         goto peek_stack;
6313                                 else if (ret < 0)
6314                                         goto err_free;
6315                         }
6316                 } else if (opcode == BPF_JA) {
6317                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
6318                                 ret = -EINVAL;
6319                                 goto err_free;
6320                         }
6321                         /* unconditional jump with single edge */
6322                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
6323                                         FALLTHROUGH, env, true);
6324                         if (ret == 1)
6325                                 goto peek_stack;
6326                         else if (ret < 0)
6327                                 goto err_free;
6328                         /* unconditional jmp is not a good pruning point,
6329                          * but it's marked, since backtracking needs
6330                          * to record jmp history in is_state_visited().
6331                          */
6332                         init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
6333                         /* tell verifier to check for equivalent states
6334                          * after every call and jump
6335                          */
6336                         if (t + 1 < insn_cnt)
6337                                 init_explored_state(env, t + 1);
6338                 } else {
6339                         /* conditional jump with two edges */
6340                         init_explored_state(env, t);
6341                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
6342                         if (ret == 1)
6343                                 goto peek_stack;
6344                         else if (ret < 0)
6345                                 goto err_free;
6346
6347                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
6348                         if (ret == 1)
6349                                 goto peek_stack;
6350                         else if (ret < 0)
6351                                 goto err_free;
6352                 }
6353         } else {
6354                 /* all other non-branch instructions with single
6355                  * fall-through edge
6356                  */
6357                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6358                 if (ret == 1)
6359                         goto peek_stack;
6360                 else if (ret < 0)
6361                         goto err_free;
6362         }
6363
6364 mark_explored:
6365         insn_state[t] = EXPLORED;
6366         if (env->cfg.cur_stack-- <= 0) {
6367                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
6368                 ret = -EFAULT;
6369                 goto err_free;
6370         }
6371         goto peek_stack;
6372
6373 check_state:
6374         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
6375                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
6376                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
6377                         ret = -EINVAL;
6378                         goto err_free;
6379                 }
6380         }
6381         ret = 0; /* cfg looks good */
6382
6383 err_free:
6384         kvfree(insn_state);
6385         kvfree(insn_stack);
6386         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
6387         return ret;
6388 }
6389
6390 /* The minimum supported BTF func info size */
6391 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
6392 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
6393
6394 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
6395                           const union bpf_attr *attr,
6396                           union bpf_attr __user *uattr)
6397 {
6398         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
6399         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
6400         struct bpf_func_info *krecord;
6401         const struct btf_type *type;
6402         struct bpf_prog *prog;
6403         const struct btf *btf;
6404         void __user *urecord;
6405         u32 prev_offset = 0;
6406         int ret = 0;
6407
6408         nfuncs = attr->func_info_cnt;
6409         if (!nfuncs)
6410                 return 0;
6411
6412         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
6413                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
6414                 return -EINVAL;
6415         }
6416
6417         urec_size = attr->func_info_rec_size;
6418         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
6419             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
6420             urec_size % sizeof(u32)) {
6421                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
6422                 return -EINVAL;
6423         }
6424
6425         prog = env->prog;
6426         btf = prog->aux->btf;
6427
6428         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
6429         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
6430
6431         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6432         if (!krecord)
6433                 return -ENOMEM;
6434
6435         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
6436                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
6437                 if (ret) {
6438                         if (ret == -E2BIG) {
6439                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
6440                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
6441                                  * out the rest of the record.
6442                                  */
6443                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
6444                                         ret = -EFAULT;
6445                         }
6446                         goto err_free;
6447                 }
6448
6449                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
6450                         ret = -EFAULT;
6451                         goto err_free;
6452                 }
6453
6454                 /* check insn_off */
6455                 if (i == 0) {
6456                         if (krecord[i].insn_off) {
6457                                 verbose(env,
6458                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
6459                                         krecord[i].insn_off);
6460                                 ret = -EINVAL;
6461                                 goto err_free;
6462                         }
6463                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
6464                         verbose(env,
6465                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
6466                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
6467                         ret = -EINVAL;
6468                         goto err_free;
6469                 }
6470
6471                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
6472                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
6473                         ret = -EINVAL;
6474                         goto err_free;
6475                 }
6476
6477                 /* check type_id */
6478                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
6479                 if (!type || BTF_INFO_KIND(type->info) != BTF_KIND_FUNC) {
6480                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
6481                                 krecord[i].type_id);
6482                         ret = -EINVAL;
6483                         goto err_free;
6484                 }
6485
6486                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
6487                 urecord += urec_size;
6488         }
6489
6490         prog->aux->func_info = krecord;
6491         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
6492         return 0;
6493
6494 err_free:
6495         kvfree(krecord);
6496         return ret;
6497 }
6498
6499 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
6500 {
6501         int i;
6502
6503         if (!env->prog->aux->func_info)
6504                 return;
6505
6506         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
6507                 env->prog->aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
6508 }
6509
6510 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
6511                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
6512 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
6513
6514 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
6515                           const union bpf_attr *attr,
6516                           union bpf_attr __user *uattr)
6517 {
6518         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
6519         struct bpf_subprog_info *sub;
6520         struct bpf_line_info *linfo;
6521         struct bpf_prog *prog;
6522         const struct btf *btf;
6523         void __user *ulinfo;
6524         int err;
6525
6526         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
6527         if (!nr_linfo)
6528                 return 0;
6529
6530         rec_size = attr->line_info_rec_size;
6531         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
6532             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
6533             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
6534                 return -EINVAL;
6535
6536         /* Need to zero it in case the userspace may
6537          * pass in a smaller bpf_line_info object.
6538          */
6539         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
6540                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6541         if (!linfo)
6542                 return -ENOMEM;
6543
6544         prog = env->prog;
6545         btf = prog->aux->btf;
6546
6547         s = 0;
6548         sub = env->subprog_info;
6549         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
6550         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
6551         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
6552         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
6553                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
6554                 if (err) {
6555                         if (err == -E2BIG) {
6556                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
6557                                 if (put_user(expected_size,
6558                                              &uattr->line_info_rec_size))
6559                                         err = -EFAULT;
6560                         }
6561                         goto err_free;
6562                 }
6563
6564                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
6565                         err = -EFAULT;
6566                         goto err_free;
6567                 }
6568
6569                 /*
6570                  * Check insn_off to ensure
6571                  * 1) strictly increasing AND
6572                  * 2) bounded by prog->len
6573                  *
6574                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
6575                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
6576                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
6577                  * first sub also and the first sub must have
6578                  * subprog_info[0].start == 0.
6579                  */
6580                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
6581                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
6582                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
6583                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
6584                                 prog->len);
6585                         err = -EINVAL;
6586                         goto err_free;
6587                 }
6588
6589                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
6590                         verbose(env,
6591                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
6592                                 i);
6593                         err = -EINVAL;
6594                         goto err_free;
6595                 }
6596
6597                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
6598                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
6599                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
6600                         err = -EINVAL;
6601                         goto err_free;
6602                 }
6603
6604                 if (s != env->subprog_cnt) {
6605                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
6606                                 sub[s].linfo_idx = i;
6607                                 s++;
6608                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
6609                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
6610                                 err = -EINVAL;
6611                                 goto err_free;
6612                         }
6613                 }
6614
6615                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
6616                 ulinfo += rec_size;
6617         }
6618
6619         if (s != env->subprog_cnt) {
6620                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
6621                         env->subprog_cnt - s, s);
6622                 err = -EINVAL;
6623                 goto err_free;
6624         }
6625
6626         prog->aux->linfo = linfo;
6627         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
6628
6629         return 0;
6630
6631 err_free:
6632         kvfree(linfo);
6633         return err;
6634 }
6635
6636 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
6637                           const union bpf_attr *attr,
6638                           union bpf_attr __user *uattr)
6639 {
6640         struct btf *btf;
6641         int err;
6642
6643         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
6644                 return 0;
6645
6646         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
6647         if (IS_ERR(btf))
6648                 return PTR_ERR(btf);
6649         env->prog->aux->btf = btf;
6650
6651         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
6652         if (err)
6653                 return err;
6654
6655         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
6656         if (err)
6657                 return err;
6658
6659         return 0;
6660 }
6661
6662 /* check %cur's range satisfies %old's */
6663 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
6664                          struct bpf_reg_state *cur)
6665 {
6666         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
6667                old->umax_value >= cur->umax_value &&
6668                old->smin_value <= cur->smin_value &&
6669                old->smax_value >= cur->smax_value;
6670 }
6671
6672 /* Maximum number of register states that can exist at once */
6673 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
6674 struct idpair {
6675         u32 old;
6676         u32 cur;
6677 };
6678
6679 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
6680  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
6681  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
6682  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
6683  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
6684  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
6685  * that.
6686  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
6687  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
6688  */
6689 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
6690 {
6691         unsigned int i;
6692
6693         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
6694                 if (!idmap[i].old) {
6695                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
6696                         idmap[i].old = old_id;
6697                         idmap[i].cur = cur_id;
6698                         return true;
6699                 }
6700                 if (idmap[i].old == old_id)
6701                         return idmap[i].cur == cur_id;
6702         }
6703         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
6704         WARN_ON_ONCE(1);
6705         return false;
6706 }
6707
6708 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
6709                              struct bpf_func_state *st)
6710 {
6711         enum bpf_reg_liveness live;
6712         int i, j;
6713
6714         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
6715                 live = st->regs[i].live;
6716                 /* liveness must not touch this register anymore */
6717                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
6718                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
6719                         /* since the register is unused, clear its state
6720                          * to make further comparison simpler
6721                          */
6722                         __mark_reg_not_init(&st->regs[i]);
6723         }
6724
6725         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
6726                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
6727                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
6728                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
6729                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
6730                         __mark_reg_not_init(&st->stack[i].spilled_ptr);
6731                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
6732                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
6733                 }
6734         }
6735 }
6736
6737 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
6738                                  struct bpf_verifier_state *st)
6739 {
6740         int i;
6741
6742         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
6743                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
6744                 return;
6745
6746         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
6747                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
6748 }
6749
6750 /* the parentage chains form a tree.
6751  * the verifier states are added to state lists at given insn and
6752  * pushed into state stack for future exploration.
6753  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
6754  * stored in the state lists have their final liveness state already,
6755  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
6756  * the verifier explores other branches.
6757  * Example:
6758  * 1: r0 = 1
6759  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
6760  * 3: r0 = 2
6761  * 4: exit
6762  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
6763  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
6764  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
6765  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
6766  *
6767  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
6768  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
6769  * time means that all states below this branch were already explored and
6770  * their final liveness markes are already propagated.
6771  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
6772  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
6773  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
6774  * will not be used.
6775  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
6776  * to simplify state merging.
6777  *
6778  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
6779  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
6780  * the callsites
6781  */
6782 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
6783                               struct bpf_verifier_state *cur)
6784 {
6785         struct bpf_verifier_state_list *sl;
6786         int i;
6787
6788         sl = *explored_state(env, insn);
6789         while (sl) {
6790                 if (sl->state.branches)
6791                         goto next;
6792                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
6793                     sl->state.curframe != cur->curframe)
6794                         goto next;
6795                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
6796                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
6797                                 goto next;
6798                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
6799 next:
6800                 sl = sl->next;
6801         }
6802 }
6803
6804 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
6805 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
6806                     struct idpair *idmap)
6807 {
6808         bool equal;
6809
6810         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
6811                 /* explored state didn't use this */
6812                 return true;
6813
6814         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
6815
6816         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
6817                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
6818                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
6819                  */
6820                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
6821
6822         if (equal)
6823                 return true;
6824
6825         if (rold->type == NOT_INIT)
6826                 /* explored state can't have used this */
6827                 return true;
6828         if (rcur->type == NOT_INIT)
6829                 return false;
6830         switch (rold->type) {
6831         case SCALAR_VALUE:
6832                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
6833                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
6834                                 return true;
6835                         /* new val must satisfy old val knowledge */
6836                         return range_within(rold, rcur) &&
6837                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6838                 } else {
6839                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
6840                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
6841                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
6842                          * while pointers are not. We could make this safe in
6843                          * special cases if root is calling us, but it's
6844                          * probably not worth the hassle.
6845                          */
6846                         return false;
6847                 }
6848         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6849                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
6850                  * everything else matches, we are OK.
6851                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
6852                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
6853                  * the rest of the prog is valid for one map element then
6854                  * it's valid for all map elements regardless of the key
6855                  * used in bpf_map_lookup()
6856                  */
6857                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
6858                        range_within(rold, rcur) &&
6859                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6860         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
6861                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
6862                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
6863                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
6864                  * checked, doing so could have affected others with the same
6865                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
6866                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
6867                  */
6868                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
6869                         return false;
6870                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
6871                         return false;
6872                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
6873                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
6874         case PTR_TO_PACKET_META:
6875         case PTR_TO_PACKET:
6876                 if (rcur->type != rold->type)
6877                         return false;
6878                 /* We must have at least as much range as the old ptr
6879                  * did, so that any accesses which were safe before are
6880                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
6881                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
6882                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
6883                  */
6884                 if (rold->range > rcur->range)
6885                         return false;
6886                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
6887                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
6888                  */
6889                 if (rold->off != rcur->off)
6890                         return false;
6891                 /* id relations must be preserved */
6892                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
6893                         return false;
6894                 /* new val must satisfy old val knowledge */
6895                 return range_within(rold, rcur) &&
6896                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6897         case PTR_TO_CTX:
6898         case CONST_PTR_TO_MAP:
6899         case PTR_TO_PACKET_END:
6900         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
6901         case PTR_TO_SOCKET:
6902         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6903         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6904         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6905         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6906         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6907         case PTR_TO_XDP_SOCK:
6908                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
6909                  * would have accepted
6910                  */
6911         default:
6912                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
6913                 return false;
6914         }
6915
6916         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
6917         WARN_ON_ONCE(1);
6918         return false;
6919 }
6920
6921 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
6922                       struct bpf_func_state *cur,
6923                       struct idpair *idmap)
6924 {
6925         int i, spi;
6926
6927         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
6928          * slots in the current stack, since explored(safe) state
6929          * didn't use them
6930          */
6931         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
6932                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
6933
6934                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
6935                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
6936                         /* explored state didn't use this */
6937                         continue;
6938                 }
6939
6940                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
6941                         continue;
6942
6943                 /* explored stack has more populated slots than current stack
6944                  * and these slots were used
6945                  */
6946                 if (i >= cur->allocated_stack)
6947                         return false;
6948
6949                 /* if old state was safe with misc data in the stack
6950                  * it will be safe with zero-initialized stack.
6951                  * The opposite is not true
6952                  */
6953                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
6954                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
6955                         continue;
6956                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
6957                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
6958                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
6959                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
6960                          * this verifier states are not equivalent,
6961                          * return false to continue verification of this path
6962                          */
6963                         return false;
6964                 if (i % BPF_REG_SIZE)
6965                         continue;
6966                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
6967                         continue;
6968                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
6969                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
6970                              idmap))
6971                         /* when explored and current stack slot are both storing
6972                          * spilled registers, check that stored pointers types
6973                          * are the same as well.
6974                          * Ex: explored safe path could have stored
6975                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
6976                          * but current path has stored:
6977                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
6978                          * such verifier states are not equivalent.
6979                          * return false to continue verification of this path
6980                          */
6981                         return false;
6982         }
6983         return true;
6984 }
6985
6986 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
6987 {
6988         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
6989                 return false;
6990         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
6991                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
6992 }
6993
6994 /* compare two verifier states
6995  *
6996  * all states stored in state_list are known to be valid, since
6997  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
6998  *
6999  * this function is called when verifier exploring different branches of
7000  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
7001  * more strict register state and more strict stack state then this execution
7002  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
7003  * concluded that more strict state leads to valid finish.
7004  *
7005  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
7006  * and explored stack state is more conservative than the current one.
7007  * Example:
7008  *       explored                   current
7009  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
7010  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
7011  *
7012  * In other words if current stack state (one being explored) has more
7013  * valid slots than old one that already passed validation, it means
7014  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
7015  *
7016  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
7017  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
7018  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
7019  */
7020 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
7021                               struct bpf_func_state *cur)
7022 {
7023         struct idpair *idmap;
7024         bool ret = false;
7025         int i;
7026
7027         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
7028         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
7029         if (!idmap)
7030                 return false;
7031
7032         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
7033                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
7034                         goto out_free;
7035         }
7036
7037         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
7038                 goto out_free;
7039
7040         if (!refsafe(old, cur))
7041                 goto out_free;
7042         ret = true;
7043 out_free:
7044         kfree(idmap);
7045         return ret;
7046 }
7047
7048 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
7049                          struct bpf_verifier_state *old,
7050                          struct bpf_verifier_state *cur)
7051 {
7052         int i;
7053
7054         if (old->curframe != cur->curframe)
7055                 return false;
7056
7057         /* Verification state from speculative execution simulation
7058          * must never prune a non-speculative execution one.
7059          */
7060         if (old->speculative && !cur->speculative)
7061                 return false;
7062
7063         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
7064                 return false;
7065
7066         /* for states to be equal callsites have to be the same
7067          * and all frame states need to be equivalent
7068          */
7069         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
7070                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7071                         return false;
7072                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
7073                         return false;
7074         }
7075         return true;
7076 }
7077
7078 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
7079  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
7080  */
7081 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
7082                                   struct bpf_reg_state *reg,
7083                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
7084 {
7085         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
7086         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
7087         int err;
7088
7089         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
7090          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
7091          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
7092          */
7093         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
7094             /* Or if there is no read flag from REG. */
7095             !flag ||
7096             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
7097             parent_flag == flag)
7098                 return 0;
7099
7100         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
7101         if (err)
7102                 return err;
7103
7104         return flag;
7105 }
7106
7107 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
7108  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
7109  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
7110  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
7111  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
7112  * in mark_reg_read() is for.
7113  */
7114 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
7115                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
7116                               struct bpf_verifier_state *vparent)
7117 {
7118         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
7119         struct bpf_func_state *state, *parent;
7120         int i, frame, err = 0;
7121
7122         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
7123                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
7124                      vparent->curframe, vstate->curframe);
7125                 return -EFAULT;
7126         }
7127         /* Propagate read liveness of registers... */
7128         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
7129         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
7130                 parent = vparent->frame[frame];
7131                 state = vstate->frame[frame];
7132                 parent_reg = parent->regs;
7133                 state_reg = state->regs;
7134                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
7135                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
7136                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
7137                                                      &parent_reg[i]);
7138                         if (err < 0)
7139                                 return err;
7140                         if (err == REG_LIVE_READ64)
7141                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
7142                 }
7143
7144                 /* Propagate stack slots. */
7145                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
7146                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7147                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
7148                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7149                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
7150                                                      parent_reg);
7151                         if (err < 0)
7152                                 return err;
7153                 }
7154         }
7155         return 0;
7156 }
7157
7158 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
7159  * propagate them into the current state
7160  */
7161 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
7162                                const struct bpf_verifier_state *old)
7163 {
7164         struct bpf_reg_state *state_reg;
7165         struct bpf_func_state *state;
7166         int i, err = 0;
7167
7168         state = old->frame[old->curframe];
7169         state_reg = state->regs;
7170         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
7171                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7172                     !state_reg->precise)
7173                         continue;
7174                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7175                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
7176                 err = mark_chain_precision(env, i);
7177                 if (err < 0)
7178                         return err;
7179         }
7180
7181         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7182                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
7183                         continue;
7184                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7185                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7186                     !state_reg->precise)
7187                         continue;
7188                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7189                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
7190                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
7191                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
7192                 if (err < 0)
7193                         return err;
7194         }
7195         return 0;
7196 }
7197
7198 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
7199                                  struct bpf_verifier_state *cur)
7200 {
7201         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
7202         int i, fr = cur->curframe;
7203
7204         if (old->curframe != fr)
7205                 return false;
7206
7207         fold = old->frame[fr];
7208         fcur = cur->frame[fr];
7209         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
7210                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
7211                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
7212                         return false;
7213         return true;
7214 }
7215
7216
7217 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
7218 {
7219         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
7220         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
7221         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
7222         int i, j, err, states_cnt = 0;
7223         bool add_new_state = false;
7224
7225         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
7226         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
7227                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
7228                  * be doing state search here
7229                  */
7230                 return 0;
7231
7232         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
7233          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
7234          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
7235          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
7236          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
7237          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
7238          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
7239          */
7240         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
7241             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
7242                 add_new_state = true;
7243
7244         pprev = explored_state(env, insn_idx);
7245         sl = *pprev;
7246
7247         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
7248
7249         while (sl) {
7250                 states_cnt++;
7251                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
7252                         goto next;
7253                 if (sl->state.branches) {
7254                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
7255                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7256                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
7257                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
7258                                 return -EINVAL;
7259                         }
7260                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
7261                          * too often, since different loop iterations have distinct
7262                          * states and may not help future pruning.
7263                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
7264                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
7265                          * The most abusive loop will be:
7266                          * r1 += 1
7267                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
7268                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
7269                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
7270                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
7271                          */
7272                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
7273                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
7274                                 add_new_state = false;
7275                         goto miss;
7276                 }
7277                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7278                         sl->hit_cnt++;
7279                         /* reached equivalent register/stack state,
7280                          * prune the search.
7281                          * Registers read by the continuation are read by us.
7282                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
7283                          * will prevent corresponding reads in the continuation
7284                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
7285                          * own state will get the read marks recorded, but
7286                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
7287                          * this state and will pop a new one.
7288                          */
7289                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
7290
7291                         /* if previous state reached the exit with precision and
7292                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
7293                          * the precision needs to be propagated back in
7294                          * the current state.
7295                          */
7296                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
7297                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
7298                         if (err)
7299                                 return err;
7300                         return 1;
7301                 }
7302 miss:
7303                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
7304                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
7305                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
7306                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
7307                  * and some at the end) to help pruning.
7308                  */
7309                 if (add_new_state)
7310                         sl->miss_cnt++;
7311                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
7312                  * to keep checking from state equivalence point of view.
7313                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
7314                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
7315                  */
7316                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
7317                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
7318                          * speed up verification
7319                          */
7320                         *pprev = sl->next;
7321                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
7322                                 u32 br = sl->state.branches;
7323
7324                                 WARN_ONCE(br,
7325                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
7326                                           br);
7327                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
7328                                 kfree(sl);
7329                                 env->peak_states--;
7330                         } else {
7331                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
7332                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
7333                                  * be freed at the end of verification
7334                                  */
7335                                 sl->next = env->free_list;
7336                                 env->free_list = sl;
7337                         }
7338                         sl = *pprev;
7339                         continue;
7340                 }
7341 next:
7342                 pprev = &sl->next;
7343                 sl = *pprev;
7344         }
7345
7346         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
7347                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
7348
7349         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
7350                 return push_jmp_history(env, cur);
7351
7352         if (!add_new_state)
7353                 return push_jmp_history(env, cur);
7354
7355         /* There were no equivalent states, remember the current one.
7356          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
7357          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
7358          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
7359          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
7360          * again on the way to bpf_exit.
7361          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
7362          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
7363          */
7364         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
7365         if (!new_sl)
7366                 return -ENOMEM;
7367         env->total_states++;
7368         env->peak_states++;
7369         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
7370         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
7371
7372         /* add new state to the head of linked list */
7373         new = &new_sl->state;
7374         err = copy_verifier_state(new, cur);
7375         if (err) {
7376                 free_verifier_state(new, false);
7377                 kfree(new_sl);
7378                 return err;
7379         }
7380         new->insn_idx = insn_idx;
7381         WARN_ONCE(new->branches != 1,
7382                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
7383
7384         cur->parent = new;
7385         cur->first_insn_idx = insn_idx;
7386         clear_jmp_history(cur);
7387         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
7388         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
7389         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
7390          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
7391          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
7392          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
7393          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
7394          * from callee with its full parentage chain, anyway.
7395          */
7396         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
7397          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
7398          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
7399          * their parent and current state never has children yet.  Only
7400          * explored_states can get read marks.)
7401          */
7402         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7403                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7404                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
7405                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7406                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
7407         }
7408
7409         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
7410         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7411                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
7412                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
7413
7414                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7415                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
7416                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
7417                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
7418                 }
7419         }
7420         return 0;
7421 }
7422
7423 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
7424 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
7425 {
7426         switch (type) {
7427         case PTR_TO_CTX:
7428         case PTR_TO_SOCKET:
7429         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7430         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7431         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7432         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7433         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7434         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7435                 return false;
7436         default:
7437                 return true;
7438         }
7439 }
7440
7441 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
7442  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
7443  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
7444  *
7445  * R1 = sock_ptr
7446  * goto X;
7447  * ...
7448  * R1 = some_other_valid_ptr;
7449  * goto X;
7450  * ...
7451  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
7452  */
7453 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
7454 {
7455         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
7456                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
7457 }
7458
7459 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
7460 {
7461         struct bpf_verifier_state *state;
7462         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
7463         struct bpf_reg_state *regs;
7464         int insn_cnt = env->prog->len;
7465         bool do_print_state = false;
7466         int prev_insn_idx = -1;
7467
7468         env->prev_linfo = NULL;
7469
7470         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
7471         if (!state)
7472                 return -ENOMEM;
7473         state->curframe = 0;
7474         state->speculative = false;
7475         state->branches = 1;
7476         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
7477         if (!state->frame[0]) {
7478                 kfree(state);
7479                 return -ENOMEM;
7480         }
7481         env->cur_state = state;
7482         init_func_state(env, state->frame[0],
7483                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
7484                         0 /* frameno */,
7485                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
7486
7487         for (;;) {
7488                 struct bpf_insn *insn;
7489                 u8 class;
7490                 int err;
7491
7492                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
7493                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
7494                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
7495                                 env->insn_idx, insn_cnt);
7496                         return -EFAULT;
7497                 }
7498
7499                 insn = &insns[env->insn_idx];
7500                 class = BPF_CLASS(insn->code);
7501
7502                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
7503                         verbose(env,
7504                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
7505                                 env->insn_processed);
7506                         return -E2BIG;
7507                 }
7508
7509                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
7510                 if (err < 0)
7511                         return err;
7512                 if (err == 1) {
7513                         /* found equivalent state, can prune the search */
7514                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7515                                 if (do_print_state)
7516                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
7517                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7518                                                 env->cur_state->speculative ?
7519                                                 " (speculative execution)" : "");
7520                                 else
7521                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
7522                         }
7523                         goto process_bpf_exit;
7524                 }
7525
7526                 if (signal_pending(current))
7527                         return -EAGAIN;
7528
7529                 if (need_resched())
7530                         cond_resched();
7531
7532                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
7533                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
7534                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7535                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
7536                         else
7537                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
7538                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7539                                         env->cur_state->speculative ?
7540                                         " (speculative execution)" : "");
7541                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
7542                         do_print_state = false;
7543                 }
7544
7545                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7546                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
7547                                 .cb_print       = verbose,
7548                                 .private_data   = env,
7549                         };
7550
7551                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
7552                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
7553                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
7554                 }
7555
7556                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7557                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
7558                                                            env->prev_insn_idx);
7559                         if (err)
7560                                 return err;
7561                 }
7562
7563                 regs = cur_regs(env);
7564                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
7565                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
7566
7567                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
7568                         err = check_alu_op(env, insn);
7569                         if (err)
7570                                 return err;
7571
7572                 } else if (class == BPF_LDX) {
7573                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
7574
7575                         /* check for reserved fields is already done */
7576
7577                         /* check src operand */
7578                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7579                         if (err)
7580                                 return err;
7581
7582                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7583                         if (err)
7584                                 return err;
7585
7586                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
7587
7588                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
7589                          * the state of dst_reg will be updated by this func
7590                          */
7591                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
7592                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7593                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
7594                         if (err)
7595                                 return err;
7596
7597                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7598
7599                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
7600                                 /* saw a valid insn
7601                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
7602                                  * save type to validate intersecting paths
7603                                  */
7604                                 *prev_src_type = src_reg_type;
7605
7606                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
7607                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
7608                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
7609                                  * with different pointer types:
7610                                  * src_reg == ctx in one branch and
7611                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
7612                                  * Reject it.
7613                                  */
7614                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7615                                 return -EINVAL;
7616                         }
7617
7618                 } else if (class == BPF_STX) {
7619                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
7620
7621                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
7622                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
7623                                 if (err)
7624                                         return err;
7625                                 env->insn_idx++;
7626                                 continue;
7627                         }
7628
7629                         /* check src1 operand */
7630                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7631                         if (err)
7632                                 return err;
7633                         /* check src2 operand */
7634                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7635                         if (err)
7636                                 return err;
7637
7638                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
7639
7640                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7641                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7642                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7643                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
7644                         if (err)
7645                                 return err;
7646
7647                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7648
7649                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
7650                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
7651                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
7652                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7653                                 return -EINVAL;
7654                         }
7655
7656                 } else if (class == BPF_ST) {
7657                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
7658                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
7659                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
7660                                 return -EINVAL;
7661                         }
7662                         /* check src operand */
7663                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7664                         if (err)
7665                                 return err;
7666
7667                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
7668                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
7669                                         insn->dst_reg,
7670                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
7671                                 return -EACCES;
7672                         }
7673
7674                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7675                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7676                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7677                                                BPF_WRITE, -1, false);
7678                         if (err)
7679                                 return err;
7680
7681                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
7682                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7683
7684                         env->jmps_processed++;
7685                         if (opcode == BPF_CALL) {
7686                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7687                                     insn->off != 0 ||
7688                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
7689                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
7690                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7691                                     class == BPF_JMP32) {
7692                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
7693                                         return -EINVAL;
7694                                 }
7695
7696                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
7697                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
7698                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
7699                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
7700                                         return -EINVAL;
7701                                 }
7702                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
7703                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
7704                                 else
7705                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
7706                                 if (err)
7707                                         return err;
7708
7709                         } else if (opcode == BPF_JA) {
7710                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7711                                     insn->imm != 0 ||
7712                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7713                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7714                                     class == BPF_JMP32) {
7715                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
7716                                         return -EINVAL;
7717                                 }
7718
7719                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
7720                                 continue;
7721
7722                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
7723                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7724                                     insn->imm != 0 ||
7725                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7726                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7727                                     class == BPF_JMP32) {
7728                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
7729                                         return -EINVAL;
7730                                 }
7731
7732                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
7733                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
7734                                         return -EINVAL;
7735                                 }
7736
7737                                 if (state->curframe) {
7738                                         /* exit from nested function */
7739                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
7740                                         if (err)
7741                                                 return err;
7742                                         do_print_state = true;
7743                                         continue;
7744                                 }
7745
7746                                 err = check_reference_leak(env);
7747                                 if (err)
7748                                         return err;
7749
7750                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
7751                                  * to return the value from eBPF program.
7752                                  * Make sure that it's readable at this time
7753                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
7754                                  * something into it earlier
7755                                  */
7756                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
7757                                 if (err)
7758                                         return err;
7759
7760                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
7761                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
7762                                         return -EACCES;
7763                                 }
7764
7765                                 err = check_return_code(env);
7766                                 if (err)
7767                                         return err;
7768 process_bpf_exit:
7769                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
7770                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
7771                                                 &env->insn_idx);
7772                                 if (err < 0) {
7773                                         if (err != -ENOENT)
7774                                                 return err;
7775                                         break;
7776                                 } else {
7777                                         do_print_state = true;
7778                                         continue;
7779                                 }
7780                         } else {
7781                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
7782                                 if (err)
7783                                         return err;
7784                         }
7785                 } else if (class == BPF_LD) {
7786                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
7787
7788                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
7789                                 err = check_ld_abs(env, insn);
7790                                 if (err)
7791                                         return err;
7792
7793                         } else if (mode == BPF_IMM) {
7794                                 err = check_ld_imm(env, insn);
7795                                 if (err)
7796                                         return err;
7797
7798                                 env->insn_idx++;
7799                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
7800                         } else {
7801                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
7802                                 return -EINVAL;
7803                         }
7804                 } else {
7805                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
7806                         return -EINVAL;
7807                 }
7808
7809                 env->insn_idx++;
7810         }
7811
7812         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
7813         return 0;
7814 }
7815
7816 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
7817 {
7818         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
7819                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
7820                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
7821                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
7822 }
7823
7824 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
7825 {
7826         switch (type) {
7827         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
7828         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
7829         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
7830         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
7831                 return true;
7832         default:
7833                 return false;
7834         }
7835 }
7836
7837 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
7838                                         struct bpf_map *map,
7839                                         struct bpf_prog *prog)
7840
7841 {
7842         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
7843          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
7844          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
7845          * triggered.
7846          */
7847         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
7848                 if (!check_map_prealloc(map)) {
7849                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
7850                         return -EINVAL;
7851                 }
7852                 if (map->inner_map_meta &&
7853                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
7854                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
7855                         return -EINVAL;
7856                 }
7857         }
7858
7859         if ((is_tracing_prog_type(prog->type) ||
7860              prog->type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) &&
7861             map_value_has_spin_lock(map)) {
7862                 verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
7863                 return -EINVAL;
7864         }
7865
7866         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
7867             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
7868                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
7869                 return -EINVAL;
7870         }
7871
7872         return 0;
7873 }
7874
7875 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
7876 {
7877         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
7878                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
7879 }
7880
7881 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
7882  * replace them with actual map pointers
7883  */
7884 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
7885 {
7886         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7887         int insn_cnt = env->prog->len;
7888         int i, j, err;
7889
7890         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
7891         if (err)
7892                 return err;
7893
7894         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
7895                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
7896                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
7897                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
7898                         return -EINVAL;
7899                 }
7900
7901                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
7902                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
7903                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
7904                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
7905                         return -EINVAL;
7906                 }
7907
7908                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
7909                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
7910                         struct bpf_map *map;
7911                         struct fd f;
7912                         u64 addr;
7913
7914                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
7915                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
7916                             insn[1].off != 0) {
7917                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
7918                                 return -EINVAL;
7919                         }
7920
7921                         if (insn[0].src_reg == 0)
7922                                 /* valid generic load 64-bit imm */
7923                                 goto next_insn;
7924
7925                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
7926                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
7927                          */
7928                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
7929                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
7930                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
7931                              insn[1].imm != 0)) {
7932                                 verbose(env,
7933                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
7934                                 return -EINVAL;
7935                         }
7936
7937                         f = fdget(insn[0].imm);
7938                         map = __bpf_map_get(f);
7939                         if (IS_ERR(map)) {
7940                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
7941                                         insn[0].imm);
7942                                 return PTR_ERR(map);
7943                         }
7944
7945                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
7946                         if (err) {
7947                                 fdput(f);
7948                                 return err;
7949                         }
7950
7951                         aux = &env->insn_aux_data[i];
7952                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
7953                                 addr = (unsigned long)map;
7954                         } else {
7955                                 u32 off = insn[1].imm;
7956
7957                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
7958                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
7959                                         fdput(f);
7960                                         return -EINVAL;
7961                                 }
7962
7963                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
7964                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
7965                                         fdput(f);
7966                                         return -EINVAL;
7967                                 }
7968
7969                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
7970                                 if (err) {
7971                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
7972                                                 map->value_size, off);
7973                                         fdput(f);
7974                                         return err;
7975                                 }
7976
7977                                 aux->map_off = off;
7978                                 addr += off;
7979                         }
7980
7981                         insn[0].imm = (u32)addr;
7982                         insn[1].imm = addr >> 32;
7983
7984                         /* check whether we recorded this map already */
7985                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
7986                                 if (env->used_maps[j] == map) {
7987                                         aux->map_index = j;
7988                                         fdput(f);
7989                                         goto next_insn;
7990                                 }
7991                         }
7992
7993                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
7994                                 fdput(f);
7995                                 return -E2BIG;
7996                         }
7997
7998                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
7999                          * the map will be released by release_maps() or it
8000                          * will be used by the valid program until it's unloaded
8001                          * and all maps are released in free_used_maps()
8002                          */
8003                         map = bpf_map_inc(map, false);
8004                         if (IS_ERR(map)) {
8005                                 fdput(f);
8006                                 return PTR_ERR(map);
8007                         }
8008
8009                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
8010                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
8011
8012                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
8013                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
8014                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
8015                                 fdput(f);
8016                                 return -EBUSY;
8017                         }
8018
8019                         fdput(f);
8020 next_insn:
8021                         insn++;
8022                         i++;
8023                         continue;
8024                 }
8025
8026                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
8027                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
8028                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
8029                         return -EINVAL;
8030                 }
8031         }
8032
8033         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
8034          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
8035          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
8036          */
8037         return 0;
8038 }
8039
8040 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
8041 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
8042 {
8043         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
8044         int i;
8045
8046         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
8047                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
8048                         continue;
8049                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
8050                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
8051         }
8052
8053         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
8054                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
8055 }
8056
8057 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
8058 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
8059 {
8060         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8061         int insn_cnt = env->prog->len;
8062         int i;
8063
8064         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
8065                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
8066                         insn->src_reg = 0;
8067 }
8068
8069 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
8070  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
8071  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
8072  */
8073 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
8074                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
8075 {
8076         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
8077         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
8078         u32 prog_len;
8079         int i;
8080
8081         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
8082          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
8083          * original insn at old prog.
8084          */
8085         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
8086
8087         if (cnt == 1)
8088                 return 0;
8089         prog_len = new_prog->len;
8090         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
8091                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
8092         if (!new_data)
8093                 return -ENOMEM;
8094         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
8095         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
8096                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
8097         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
8098                 new_data[i].seen = true;
8099                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
8100         }
8101         env->insn_aux_data = new_data;
8102         vfree(old_data);
8103         return 0;
8104 }
8105
8106 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
8107 {
8108         int i;
8109
8110         if (len == 1)
8111                 return;
8112         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
8113         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
8114                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
8115                         continue;
8116                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
8117         }
8118 }
8119
8120 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8121                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
8122 {
8123         struct bpf_prog *new_prog;
8124
8125         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
8126         if (IS_ERR(new_prog)) {
8127                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
8128                         verbose(env,
8129                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
8130                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
8131                 return NULL;
8132         }
8133         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
8134                 return NULL;
8135         adjust_subprog_starts(env, off, len);
8136         return new_prog;
8137 }
8138
8139 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
8140                                               u32 off, u32 cnt)
8141 {
8142         int i, j;
8143
8144         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
8145         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8146                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
8147                         break;
8148         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
8149         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
8150                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
8151                         break;
8152         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
8153          * the front of previous prog
8154          */
8155         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
8156                 j--;
8157
8158         if (j > i) {
8159                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8160                 int move;
8161
8162                 /* move fake 'exit' subprog as well */
8163                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
8164
8165                 memmove(env->subprog_info + i,
8166                         env->subprog_info + j,
8167                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
8168                 env->subprog_cnt -= j - i;
8169
8170                 /* remove func_info */
8171                 if (aux->func_info) {
8172                         move = aux->func_info_cnt - j;
8173
8174                         memmove(aux->func_info + i,
8175                                 aux->func_info + j,
8176                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
8177                         aux->func_info_cnt -= j - i;
8178                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
8179                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
8180                          */
8181                 }
8182         } else {
8183                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
8184                 if (env->subprog_info[i].start == off)
8185                         i++;
8186         }
8187
8188         /* update fake 'exit' subprog as well */
8189         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
8190                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
8191
8192         return 0;
8193 }
8194
8195 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8196                                       u32 cnt)
8197 {
8198         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8199         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
8200         struct bpf_line_info *linfo;
8201
8202         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8203         if (!nr_linfo)
8204                 return 0;
8205
8206         linfo = prog->aux->linfo;
8207
8208         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
8209         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
8210                 if (linfo[i].insn_off >= off)
8211                         break;
8212
8213         l_off = i;
8214         l_cnt = 0;
8215         for (; i < nr_linfo; i++)
8216                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
8217                         l_cnt++;
8218                 else
8219                         break;
8220
8221         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
8222          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
8223          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
8224          */
8225         if (prog->len != off && l_cnt &&
8226             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
8227                 l_cnt--;
8228                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
8229         }
8230
8231         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
8232         if (l_cnt) {
8233                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
8234                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
8235
8236                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
8237                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8238         }
8239
8240         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
8241         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
8242                 linfo[i].insn_off -= cnt;
8243
8244         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
8245         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
8246                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
8247                         /* program may have started in the removed region but
8248                          * may not be fully removed
8249                          */
8250                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
8251                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
8252                         else
8253                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
8254                 }
8255
8256         return 0;
8257 }
8258
8259 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
8260 {
8261         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8262         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
8263         int err;
8264
8265         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8266                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
8267
8268         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
8269         if (err)
8270                 return err;
8271
8272         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
8273         if (err)
8274                 return err;
8275
8276         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
8277         if (err)
8278                 return err;
8279
8280         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
8281                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
8282
8283         return 0;
8284 }
8285
8286 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
8287  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
8288  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
8289  * with 'ja -1'.
8290  *
8291  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
8292  * program and through another bug we would manage to jump there, then
8293  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
8294  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
8295  * code could be located.
8296  */
8297 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8298 {
8299         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8300         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
8301         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8302         const int insn_cnt = env->prog->len;
8303         int i;
8304
8305         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8306                 if (aux_data[i].seen)
8307                         continue;
8308                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
8309         }
8310 }
8311
8312 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
8313 {
8314         u8 op;
8315
8316         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
8317                 return true;
8318
8319         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
8320                 return false;
8321
8322         op = BPF_OP(code);
8323         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
8324 }
8325
8326 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
8327 {
8328         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8329         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8330         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8331         const int insn_cnt = env->prog->len;
8332         int i;
8333
8334         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8335                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
8336                         continue;
8337
8338                 if (!aux_data[i + 1].seen)
8339                         ja.off = insn->off;
8340                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
8341                         ja.off = 0;
8342                 else
8343                         continue;
8344
8345                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8346                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
8347
8348                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
8349         }
8350 }
8351
8352 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8353 {
8354         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8355         int insn_cnt = env->prog->len;
8356         int i, err;
8357
8358         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8359                 int j;
8360
8361                 j = 0;
8362                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
8363                         j++;
8364                 if (!j)
8365                         continue;
8366
8367                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
8368                 if (err)
8369                         return err;
8370                 insn_cnt = env->prog->len;
8371         }
8372
8373         return 0;
8374 }
8375
8376 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
8377 {
8378         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8379         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8380         int insn_cnt = env->prog->len;
8381         int i, err;
8382
8383         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8384                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
8385                         continue;
8386
8387                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
8388                 if (err)
8389                         return err;
8390                 insn_cnt--;
8391                 i--;
8392         }
8393
8394         return 0;
8395 }
8396
8397 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
8398                                          const union bpf_attr *attr)
8399 {
8400         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
8401         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
8402         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
8403         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
8404         struct bpf_prog *new_prog;
8405         bool rnd_hi32;
8406
8407         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
8408         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
8409         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
8410         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
8411         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
8412         for (i = 0; i < len; i++) {
8413                 int adj_idx = i + delta;
8414                 struct bpf_insn insn;
8415
8416                 insn = insns[adj_idx];
8417                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
8418                         u8 code, class;
8419                         u32 imm_rnd;
8420
8421                         if (!rnd_hi32)
8422                                 continue;
8423
8424                         code = insn.code;
8425                         class = BPF_CLASS(code);
8426                         if (insn_no_def(&insn))
8427                                 continue;
8428
8429                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
8430                          *       BPF_STX which has been ruled out in above
8431                          *       check, it is safe to pass NULL here.
8432                          */
8433                         if (is_reg64(env, &insn, insn.dst_reg, NULL, DST_OP)) {
8434                                 if (class == BPF_LD &&
8435                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
8436                                         i++;
8437                                 continue;
8438                         }
8439
8440                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
8441                         if (class == BPF_LDX &&
8442                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
8443                                 continue;
8444
8445                         imm_rnd = get_random_int();
8446                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
8447                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
8448                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = insn.dst_reg;
8449                         patch = rnd_hi32_patch;
8450                         patch_len = 4;
8451                         goto apply_patch_buffer;
8452                 }
8453
8454                 if (!bpf_jit_needs_zext())
8455                         continue;
8456
8457                 zext_patch[0] = insn;
8458                 zext_patch[1].dst_reg = insn.dst_reg;
8459                 zext_patch[1].src_reg = insn.dst_reg;
8460                 patch = zext_patch;
8461                 patch_len = 2;
8462 apply_patch_buffer:
8463                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
8464                 if (!new_prog)
8465                         return -ENOMEM;
8466                 env->prog = new_prog;
8467                 insns = new_prog->insnsi;
8468                 aux = env->insn_aux_data;
8469                 delta += patch_len - 1;
8470         }
8471
8472         return 0;
8473 }
8474
8475 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
8476  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
8477  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
8478  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
8479  */
8480 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
8481 {
8482         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
8483         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
8484         const int insn_cnt = env->prog->len;
8485         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
8486         u32 target_size, size_default, off;
8487         struct bpf_prog *new_prog;
8488         enum bpf_access_type type;
8489         bool is_narrower_load;
8490
8491         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
8492                 if (!ops->gen_prologue) {
8493                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8494                         return -EINVAL;
8495                 }
8496                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
8497                                         env->prog);
8498                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8499                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8500                         return -EINVAL;
8501                 } else if (cnt) {
8502                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
8503                         if (!new_prog)
8504                                 return -ENOMEM;
8505
8506                         env->prog = new_prog;
8507                         delta += cnt - 1;
8508                 }
8509         }
8510
8511         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8512                 return 0;
8513
8514         insn = env->prog->insnsi + delta;
8515
8516         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8517                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
8518
8519                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8520                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8521                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8522                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
8523                         type = BPF_READ;
8524                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8525                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8526                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8527                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
8528                         type = BPF_WRITE;
8529                 else
8530                         continue;
8531
8532                 if (type == BPF_WRITE &&
8533                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
8534                         struct bpf_insn patch[] = {
8535                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
8536                                  * There are no memory dependencies for this store,
8537                                  * since it's only using frame pointer and immediate
8538                                  * constant of zero
8539                                  */
8540                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
8541                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
8542                                            0),
8543                                 /* the original STX instruction will immediately
8544                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
8545                                  */
8546                                 *insn,
8547                         };
8548
8549                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
8550                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
8551                         if (!new_prog)
8552                                 return -ENOMEM;
8553
8554                         delta    += cnt - 1;
8555                         env->prog = new_prog;
8556                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8557                         continue;
8558                 }
8559
8560                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
8561                 case PTR_TO_CTX:
8562                         if (!ops->convert_ctx_access)
8563                                 continue;
8564                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
8565                         break;
8566                 case PTR_TO_SOCKET:
8567                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
8568                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
8569                         break;
8570                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
8571                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
8572                         break;
8573                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
8574                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
8575                         break;
8576                 default:
8577                         continue;
8578                 }
8579
8580                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
8581                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
8582
8583                 /* If the read access is a narrower load of the field,
8584                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
8585                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
8586                  * we will apply proper mask to the result.
8587                  */
8588                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
8589                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
8590                 off = insn->off;
8591                 if (is_narrower_load) {
8592                         u8 size_code;
8593
8594                         if (type == BPF_WRITE) {
8595                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
8596                                 return -EINVAL;
8597                         }
8598
8599                         size_code = BPF_H;
8600                         if (ctx_field_size == 4)
8601                                 size_code = BPF_W;
8602                         else if (ctx_field_size == 8)
8603                                 size_code = BPF_DW;
8604
8605                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
8606                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
8607                 }
8608
8609                 target_size = 0;
8610                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
8611                                          &target_size);
8612                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
8613                     (ctx_field_size && !target_size)) {
8614                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8615                         return -EINVAL;
8616                 }
8617
8618                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
8619                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_load_shift(off, size,
8620                                                              size_default);
8621                         if (ctx_field_size <= 4) {
8622                                 if (shift)
8623                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
8624                                                                         insn->dst_reg,
8625                                                                         shift);
8626                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8627                                                                 (1 << size * 8) - 1);
8628                         } else {
8629                                 if (shift)
8630                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
8631                                                                         insn->dst_reg,
8632                                                                         shift);
8633                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8634                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
8635                         }
8636                 }
8637
8638                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8639                 if (!new_prog)
8640                         return -ENOMEM;
8641
8642                 delta += cnt - 1;
8643
8644                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
8645                 env->prog = new_prog;
8646                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8647         }
8648
8649         return 0;
8650 }
8651
8652 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
8653 {
8654         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
8655         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
8656         struct bpf_insn *insn;
8657         void *old_bpf_func;
8658         int err;
8659
8660         if (env->subprog_cnt <= 1)
8661                 return 0;
8662
8663         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8664                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8665                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8666                         continue;
8667                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
8668                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
8669                  * propagated in any case.
8670                  */
8671                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
8672                 if (subprog < 0) {
8673                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
8674                                   i + insn->imm + 1);
8675                         return -EFAULT;
8676                 }
8677                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
8678                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
8679                  */
8680                 insn->off = subprog;
8681                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
8682                  * to interpreter will be needed
8683                  */
8684                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
8685                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
8686                 insn->imm = 1;
8687         }
8688
8689         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
8690         if (err)
8691                 goto out_undo_insn;
8692
8693         err = -ENOMEM;
8694         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
8695         if (!func)
8696                 goto out_undo_insn;
8697
8698         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8699                 subprog_start = subprog_end;
8700                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
8701
8702                 len = subprog_end - subprog_start;
8703                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
8704                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
8705                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
8706                  * func[i]->aux->stats will never be accessed and stays NULL
8707                  */
8708                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
8709                 if (!func[i])
8710                         goto out_free;
8711                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
8712                        len * sizeof(struct bpf_insn));
8713                 func[i]->type = prog->type;
8714                 func[i]->len = len;
8715                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
8716                         goto out_free;
8717                 func[i]->is_func = 1;
8718                 func[i]->aux->func_idx = i;
8719                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
8720                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
8721                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
8722
8723                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
8724                  * Long term would need debug info to populate names
8725                  */
8726                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
8727                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
8728                 func[i]->jit_requested = 1;
8729                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
8730                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8731                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
8732                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
8733                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
8734                 if (!func[i]->jited) {
8735                         err = -ENOTSUPP;
8736                         goto out_free;
8737                 }
8738                 cond_resched();
8739         }
8740         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
8741          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
8742          * run last pass of JIT
8743          */
8744         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8745                 insn = func[i]->insnsi;
8746                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
8747                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8748                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8749                                 continue;
8750                         subprog = insn->off;
8751                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
8752                                     __bpf_call_base;
8753                 }
8754
8755                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
8756                  * of the JITed images for each function in the program
8757                  *
8758                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
8759                  * might not be large enough to hold the offset of the start
8760                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
8761                  *
8762                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
8763                  * by using its subprog id, available from the off field of
8764                  * the call instruction, as an index for this list
8765                  */
8766                 func[i]->aux->func = func;
8767                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
8768         }
8769         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8770                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
8771                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
8772                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
8773                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
8774                         err = -ENOTSUPP;
8775                         goto out_free;
8776                 }
8777                 cond_resched();
8778         }
8779
8780         /* finally lock prog and jit images for all functions and
8781          * populate kallsysm
8782          */
8783         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8784                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
8785                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
8786         }
8787
8788         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
8789          * prog consistent for later dump requests, so they can
8790          * later look the same as if they were interpreted only.
8791          */
8792         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8793                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8794                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8795                         continue;
8796                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
8797                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
8798                 insn->imm = subprog;
8799         }
8800
8801         prog->jited = 1;
8802         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
8803         prog->aux->func = func;
8804         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
8805         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
8806         return 0;
8807 out_free:
8808         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8809                 if (func[i])
8810                         bpf_jit_free(func[i]);
8811         kfree(func);
8812 out_undo_insn:
8813         /* cleanup main prog to be interpreted */
8814         prog->jit_requested = 0;
8815         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8816                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8817                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8818                         continue;
8819                 insn->off = 0;
8820                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
8821         }
8822         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
8823         return err;
8824 }
8825
8826 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
8827 {
8828 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
8829         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8830         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
8831         int i, depth;
8832 #endif
8833         int err = 0;
8834
8835         if (env->prog->jit_requested &&
8836             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
8837                 err = jit_subprogs(env);
8838                 if (err == 0)
8839                         return 0;
8840                 if (err == -EFAULT)
8841                         return err;
8842         }
8843 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
8844         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
8845                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8846                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8847                         continue;
8848                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
8849                 if (depth < 0)
8850                         return depth;
8851                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
8852         }
8853         err = 0;
8854 #endif
8855         return err;
8856 }
8857
8858 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
8859  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
8860  *
8861  * this function is called after eBPF program passed verification
8862  */
8863 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
8864 {
8865         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8866         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
8867         const struct bpf_func_proto *fn;
8868         const int insn_cnt = prog->len;
8869         const struct bpf_map_ops *ops;
8870         struct bpf_insn_aux_data *aux;
8871         struct bpf_insn insn_buf[16];
8872         struct bpf_prog *new_prog;
8873         struct bpf_map *map_ptr;
8874         int i, cnt, delta = 0;
8875
8876         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8877                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
8878                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
8879                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
8880                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
8881                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
8882                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
8883                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
8884                                 /* Rx div 0 -> 0 */
8885                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
8886                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
8887                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
8888                                 *insn,
8889                         };
8890                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
8891                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
8892                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
8893                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
8894                                 *insn,
8895                         };
8896                         struct bpf_insn *patchlet;
8897
8898                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
8899                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
8900                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
8901                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
8902                         } else {
8903                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
8904                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
8905                         }
8906
8907                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
8908                         if (!new_prog)
8909                                 return -ENOMEM;
8910
8911                         delta    += cnt - 1;
8912                         env->prog = prog = new_prog;
8913                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8914                         continue;
8915                 }
8916
8917                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
8918                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
8919                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
8920                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
8921                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8922                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8923                                 return -EINVAL;
8924                         }
8925
8926                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8927                         if (!new_prog)
8928                                 return -ENOMEM;
8929
8930                         delta    += cnt - 1;
8931                         env->prog = prog = new_prog;
8932                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8933                         continue;
8934                 }
8935
8936                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
8937                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
8938                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
8939                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
8940                         struct bpf_insn insn_buf[16];
8941                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
8942                         bool issrc, isneg;
8943                         u32 off_reg;
8944
8945                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
8946                         if (!aux->alu_state ||
8947                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
8948                                 continue;
8949
8950                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
8951                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
8952                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
8953
8954                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
8955                         if (isneg)
8956                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
8957                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
8958                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
8959                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
8960                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
8961                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
8962                         if (issrc) {
8963                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
8964                                                          off_reg);
8965                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
8966                         } else {
8967                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
8968                                                          BPF_REG_AX);
8969                         }
8970                         if (isneg)
8971                                 insn->code = insn->code == code_add ?
8972                                              code_sub : code_add;
8973                         *patch++ = *insn;
8974                         if (issrc && isneg)
8975                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
8976                         cnt = patch - insn_buf;
8977
8978                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8979                         if (!new_prog)
8980                                 return -ENOMEM;
8981
8982                         delta    += cnt - 1;
8983                         env->prog = prog = new_prog;
8984                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8985                         continue;
8986                 }
8987
8988                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
8989                         continue;
8990                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
8991                         continue;
8992
8993                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
8994                         prog->dst_needed = 1;
8995                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
8996                         bpf_user_rnd_init_once();
8997                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
8998                         prog->kprobe_override = 1;
8999                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
9000                         /* If we tail call into other programs, we
9001                          * cannot make any assumptions since they can
9002                          * be replaced dynamically during runtime in
9003                          * the program array.
9004                          */
9005                         prog->cb_access = 1;
9006                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
9007                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
9008
9009                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
9010                          * conditional branch in the interpeter for every normal
9011                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
9012                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
9013                          */
9014                         insn->imm = 0;
9015                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
9016
9017                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9018                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
9019                                 continue;
9020
9021                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
9022                          * emit two extra insns:
9023                          * if (index >= max_entries) goto out;
9024                          * index &= array->index_mask;
9025                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
9026                          */
9027                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
9028                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
9029                                 return -EINVAL;
9030                         }
9031
9032                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
9033                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
9034                                                   map_ptr->max_entries, 2);
9035                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
9036                                                     container_of(map_ptr,
9037                                                                  struct bpf_array,
9038                                                                  map)->index_mask);
9039                         insn_buf[2] = *insn;
9040                         cnt = 3;
9041                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9042                         if (!new_prog)
9043                                 return -ENOMEM;
9044
9045                         delta    += cnt - 1;
9046                         env->prog = prog = new_prog;
9047                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9048                         continue;
9049                 }
9050
9051                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
9052                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
9053                  * only.
9054                  */
9055                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
9056                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
9057                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
9058                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
9059                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
9060                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
9061                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
9062                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9063                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
9064                                 goto patch_call_imm;
9065
9066                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
9067                         ops = map_ptr->ops;
9068                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
9069                             ops->map_gen_lookup) {
9070                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
9071                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9072                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9073                                         return -EINVAL;
9074                                 }
9075
9076                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
9077                                                                insn_buf, cnt);
9078                                 if (!new_prog)
9079                                         return -ENOMEM;
9080
9081                                 delta    += cnt - 1;
9082                                 env->prog = prog = new_prog;
9083                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9084                                 continue;
9085                         }
9086
9087                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
9088                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9089                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
9090                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9091                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
9092                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
9093                                               u64 flags))NULL));
9094                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
9095                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
9096                                               u64 flags))NULL));
9097                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
9098                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9099                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
9100                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9101
9102                         switch (insn->imm) {
9103                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
9104                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
9105                                             __bpf_call_base;
9106                                 continue;
9107                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
9108                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
9109                                             __bpf_call_base;
9110                                 continue;
9111                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
9112                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
9113                                             __bpf_call_base;
9114                                 continue;
9115                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
9116                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
9117                                             __bpf_call_base;
9118                                 continue;
9119                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
9120                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
9121                                             __bpf_call_base;
9122                                 continue;
9123                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
9124                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
9125                                             __bpf_call_base;
9126                                 continue;
9127                         }
9128
9129                         goto patch_call_imm;
9130                 }
9131
9132 patch_call_imm:
9133                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
9134                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
9135                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
9136                  */
9137                 if (!fn->func) {
9138                         verbose(env,
9139                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
9140                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
9141                         return -EFAULT;
9142                 }
9143                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
9144         }
9145
9146         return 0;
9147 }
9148
9149 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
9150 {
9151         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
9152         int i;
9153
9154         sl = env->free_list;
9155         while (sl) {
9156                 sln = sl->next;
9157                 free_verifier_state(&sl->state, false);
9158                 kfree(sl);
9159                 sl = sln;
9160         }
9161
9162         if (!env->explored_states)
9163                 return;
9164
9165         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
9166                 sl = env->explored_states[i];
9167
9168                 while (sl) {
9169                         sln = sl->next;
9170                         free_verifier_state(&sl->state, false);
9171                         kfree(sl);
9172                         sl = sln;
9173                 }
9174         }
9175
9176         kvfree(env->explored_states);
9177 }
9178
9179 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
9180 {
9181         int i;
9182
9183         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
9184                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
9185                         div_u64(env->verification_time, 1000));
9186                 verbose(env, "stack depth ");
9187                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9188                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
9189
9190                         verbose(env, "%d", depth);
9191                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
9192                                 verbose(env, "+");
9193                 }
9194                 verbose(env, "\n");
9195         }
9196         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
9197                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
9198                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
9199                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
9200                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
9201 }
9202
9203 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
9204               union bpf_attr __user *uattr)
9205 {
9206         u64 start_time = ktime_get_ns();
9207         struct bpf_verifier_env *env;
9208         struct bpf_verifier_log *log;
9209         int i, len, ret = -EINVAL;
9210         bool is_priv;
9211
9212         /* no program is valid */
9213         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
9214                 return -EINVAL;
9215
9216         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
9217          * allocate/free it every time bpf_check() is called
9218          */
9219         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
9220         if (!env)
9221                 return -ENOMEM;
9222         log = &env->log;
9223
9224         len = (*prog)->len;
9225         env->insn_aux_data =
9226                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
9227         ret = -ENOMEM;
9228         if (!env->insn_aux_data)
9229                 goto err_free_env;
9230         for (i = 0; i < len; i++)
9231                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
9232         env->prog = *prog;
9233         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
9234         is_priv = capable(CAP_SYS_ADMIN);
9235
9236         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
9237         if (!is_priv)
9238                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
9239
9240         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
9241                 /* user requested verbose verifier output
9242                  * and supplied buffer to store the verification trace
9243                  */
9244                 log->level = attr->log_level;
9245                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
9246                 log->len_total = attr->log_size;
9247
9248                 ret = -EINVAL;
9249                 /* log attributes have to be sane */
9250                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
9251                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
9252                         goto err_unlock;
9253         }
9254
9255         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
9256         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
9257                 env->strict_alignment = true;
9258         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
9259                 env->strict_alignment = false;
9260
9261         env->allow_ptr_leaks = is_priv;
9262
9263         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
9264         if (ret < 0)
9265                 goto skip_full_check;
9266
9267         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9268                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
9269                 if (ret)
9270                         goto skip_full_check;
9271         }
9272
9273         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
9274                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
9275                                        GFP_USER);
9276         ret = -ENOMEM;
9277         if (!env->explored_states)
9278                 goto skip_full_check;
9279
9280         ret = check_subprogs(env);
9281         if (ret < 0)
9282                 goto skip_full_check;
9283
9284         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
9285         if (ret < 0)
9286                 goto skip_full_check;
9287
9288         ret = check_cfg(env);
9289         if (ret < 0)
9290                 goto skip_full_check;
9291
9292         ret = do_check(env);
9293         if (env->cur_state) {
9294                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
9295                 env->cur_state = NULL;
9296         }
9297
9298         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
9299                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
9300
9301 skip_full_check:
9302         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
9303         free_states(env);
9304
9305         if (ret == 0)
9306                 ret = check_max_stack_depth(env);
9307
9308         /* instruction rewrites happen after this point */
9309         if (is_priv) {
9310                 if (ret == 0)
9311                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
9312                 if (ret == 0)
9313                         ret = opt_remove_dead_code(env);
9314                 if (ret == 0)
9315                         ret = opt_remove_nops(env);
9316         } else {
9317                 if (ret == 0)
9318                         sanitize_dead_code(env);
9319         }
9320
9321         if (ret == 0)
9322                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
9323                 ret = convert_ctx_accesses(env);
9324
9325         if (ret == 0)
9326                 ret = fixup_bpf_calls(env);
9327
9328         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
9329          * insns could be handled correctly.
9330          */
9331         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9332                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
9333                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
9334                                                                      : false;
9335         }
9336
9337         if (ret == 0)
9338                 ret = fixup_call_args(env);
9339
9340         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
9341         print_verification_stats(env);
9342
9343         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
9344                 ret = -ENOSPC;
9345         if (log->level && !log->ubuf) {
9346                 ret = -EFAULT;
9347                 goto err_release_maps;
9348         }
9349
9350         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
9351                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
9352                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
9353                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
9354                                                           GFP_KERNEL);
9355
9356                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
9357                         ret = -ENOMEM;
9358                         goto err_release_maps;
9359                 }
9360
9361                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
9362                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
9363                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
9364
9365                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
9366                  * bpf_ld_imm64 instructions
9367                  */
9368                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
9369         }
9370
9371         if (ret == 0)
9372                 adjust_btf_func(env);
9373
9374 err_release_maps:
9375         if (!env->prog->aux->used_maps)
9376                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
9377                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
9378                  */
9379                 release_maps(env);
9380         *prog = env->prog;
9381 err_unlock:
9382         if (!is_priv)
9383                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
9384         vfree(env->insn_aux_data);
9385 err_free_env:
9386         kfree(env);
9387         return ret;
9388 }