Documentation: Fix 'file_mapped' -> 'mapped_file'
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
2  * Copyright (c) 2016 Facebook
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
6  * License as published by the Free Software Foundation.
7  *
8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
11  * General Public License for more details.
12  */
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/types.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/bpf.h>
17 #include <linux/bpf_verifier.h>
18 #include <linux/filter.h>
19 #include <net/netlink.h>
20 #include <linux/file.h>
21 #include <linux/vmalloc.h>
22 #include <linux/stringify.h>
23
24 #include "disasm.h"
25
26 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
27 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
28         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
29 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
30 #include <linux/bpf_types.h>
31 #undef BPF_PROG_TYPE
32 #undef BPF_MAP_TYPE
33 };
34
35 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
36  * instruction by instruction and updates register/stack state.
37  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
38  *
39  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
40  * It rejects the following programs:
41  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
42  * - if loop is present (detected via back-edge)
43  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
44  * - out of bounds or malformed jumps
45  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
46  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
47  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
48  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
49  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
50  *
51  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
52  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
53  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
54  * copied to R1.
55  *
56  * All registers are 64-bit.
57  * R0 - return register
58  * R1-R5 argument passing registers
59  * R6-R9 callee saved registers
60  * R10 - frame pointer read-only
61  *
62  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
63  * and has type PTR_TO_CTX.
64  *
65  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
66  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
67  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
68  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
69  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
70  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
71  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
72  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
73  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
74  *
75  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
76  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
77  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
78  *
79  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
80  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK. These are three pointer
81  * types recognized by check_mem_access() function.
82  *
83  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
84  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
85  *
86  * registers used to pass values to function calls are checked against
87  * function argument constraints.
88  *
89  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
90  * It means that the register type passed to this function must be
91  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
92  * 'pointer to map element key'
93  *
94  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
95  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
96  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
97  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
98  *
99  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
100  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
101  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
102  * the helper function as a pointer to map element key.
103  *
104  * On the kernel side the helper function looks like:
105  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
106  * {
107  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
108  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
109  *    void *value;
110  *
111  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
112  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
113  *    the stack of eBPF program.
114  * }
115  *
116  * Corresponding eBPF program may look like:
117  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
118  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
119  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
120  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
121  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
122  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
123  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
124  *
125  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
126  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
127  * and were initialized prior to this call.
128  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
129  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
130  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
131  * returns ether pointer to map value or NULL.
132  *
133  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
134  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
135  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
136  * branch. See check_cond_jmp_op().
137  *
138  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
139  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
140  */
141
142 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
143 struct bpf_verifier_stack_elem {
144         /* verifer state is 'st'
145          * before processing instruction 'insn_idx'
146          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
147          */
148         struct bpf_verifier_state st;
149         int insn_idx;
150         int prev_insn_idx;
151         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
152 };
153
154 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
155 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
156
157 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
158
159 struct bpf_call_arg_meta {
160         struct bpf_map *map_ptr;
161         bool raw_mode;
162         bool pkt_access;
163         int regno;
164         int access_size;
165 };
166
167 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
168
169 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
170  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
171  * can figure out what's wrong with the program
172  */
173 static __printf(2, 3) void verbose(struct bpf_verifier_env *env,
174                                    const char *fmt, ...)
175 {
176         struct bpf_verifer_log *log = &env->log;
177         unsigned int n;
178         va_list args;
179
180         if (!log->level || !log->ubuf || bpf_verifier_log_full(log))
181                 return;
182
183         va_start(args, fmt);
184         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
185         va_end(args);
186
187         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
188                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
189
190         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
191         log->kbuf[n] = '\0';
192
193         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
194                 log->len_used += n;
195         else
196                 log->ubuf = NULL;
197 }
198
199 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
200 {
201         return type == PTR_TO_PACKET ||
202                type == PTR_TO_PACKET_META;
203 }
204
205 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
206 static const char * const reg_type_str[] = {
207         [NOT_INIT]              = "?",
208         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
209         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
210         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
211         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
212         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
213         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
214         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
215         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
216         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
217 };
218
219 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
220                                  struct bpf_verifier_state *state)
221 {
222         struct bpf_reg_state *reg;
223         enum bpf_reg_type t;
224         int i;
225
226         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
227                 reg = &state->regs[i];
228                 t = reg->type;
229                 if (t == NOT_INIT)
230                         continue;
231                 verbose(env, " R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
232                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
233                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
234                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
235                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
236                 } else {
237                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
238                         if (t != SCALAR_VALUE)
239                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
240                         if (type_is_pkt_pointer(t))
241                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
242                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
243                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
244                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
245                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
246                                         reg->map_ptr->key_size,
247                                         reg->map_ptr->value_size);
248                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
249                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
250                                  * could be a pointer whose offset is too big
251                                  * for reg->off
252                                  */
253                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
254                         } else {
255                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
256                                     reg->smin_value != S64_MIN)
257                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
258                                                 (long long)reg->smin_value);
259                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
260                                     reg->smax_value != S64_MAX)
261                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
262                                                 (long long)reg->smax_value);
263                                 if (reg->umin_value != 0)
264                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
265                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
266                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
267                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
268                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
269                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
270                                         char tn_buf[48];
271
272                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
273                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
274                                 }
275                         }
276                         verbose(env, ")");
277                 }
278         }
279         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
280                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
281                         verbose(env, " fp%d=%s",
282                                 -MAX_BPF_STACK + i * BPF_REG_SIZE,
283                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
284         }
285         verbose(env, "\n");
286 }
287
288 static int copy_stack_state(struct bpf_verifier_state *dst,
289                             const struct bpf_verifier_state *src)
290 {
291         if (!src->stack)
292                 return 0;
293         if (WARN_ON_ONCE(dst->allocated_stack < src->allocated_stack)) {
294                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */
295                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));
296                 return -EFAULT;
297         }
298         memcpy(dst->stack, src->stack,
299                sizeof(*src->stack) * (src->allocated_stack / BPF_REG_SIZE));
300         return 0;
301 }
302
303 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
304  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
305  * the program calls into realloc_verifier_state() to grow the stack size.
306  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
307  * which this function copies over. It points to previous bpf_verifier_state
308  * which is never reallocated
309  */
310 static int realloc_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state, int size,
311                                   bool copy_old)
312 {
313         u32 old_size = state->allocated_stack;
314         struct bpf_stack_state *new_stack;
315         int slot = size / BPF_REG_SIZE;
316
317         if (size <= old_size || !size) {
318                 if (copy_old)
319                         return 0;
320                 state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
321                 if (!size && old_size) {
322                         kfree(state->stack);
323                         state->stack = NULL;
324                 }
325                 return 0;
326         }
327         new_stack = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_stack_state),
328                                   GFP_KERNEL);
329         if (!new_stack)
330                 return -ENOMEM;
331         if (copy_old) {
332                 if (state->stack)
333                         memcpy(new_stack, state->stack,
334                                sizeof(*new_stack) * (old_size / BPF_REG_SIZE));
335                 memset(new_stack + old_size / BPF_REG_SIZE, 0,
336                        sizeof(*new_stack) * (size - old_size) / BPF_REG_SIZE);
337         }
338         state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
339         kfree(state->stack);
340         state->stack = new_stack;
341         return 0;
342 }
343
344 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
345                                 bool free_self)
346 {
347         kfree(state->stack);
348         if (free_self)
349                 kfree(state);
350 }
351
352 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
353  * when necessary to accommodate larger src stack
354  */
355 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst,
356                                const struct bpf_verifier_state *src)
357 {
358         int err;
359
360         err = realloc_verifier_state(dst, src->allocated_stack, false);
361         if (err)
362                 return err;
363         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_verifier_state, allocated_stack));
364         return copy_stack_state(dst, src);
365 }
366
367 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
368                      int *insn_idx)
369 {
370         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
371         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
372         int err;
373
374         if (env->head == NULL)
375                 return -ENOENT;
376
377         if (cur) {
378                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
379                 if (err)
380                         return err;
381         }
382         if (insn_idx)
383                 *insn_idx = head->insn_idx;
384         if (prev_insn_idx)
385                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
386         elem = head->next;
387         free_verifier_state(&head->st, false);
388         kfree(head);
389         env->head = elem;
390         env->stack_size--;
391         return 0;
392 }
393
394 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
395                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
396 {
397         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
398         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
399         int err;
400
401         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
402         if (!elem)
403                 goto err;
404
405         elem->insn_idx = insn_idx;
406         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
407         elem->next = env->head;
408         env->head = elem;
409         env->stack_size++;
410         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
411         if (err)
412                 goto err;
413         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
414                 verbose(env, "BPF program is too complex\n");
415                 goto err;
416         }
417         return &elem->st;
418 err:
419         /* pop all elements and return */
420         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
421         return NULL;
422 }
423
424 #define CALLER_SAVED_REGS 6
425 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
426         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
427 };
428
429 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
430
431 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
432  * known to have the value @imm.
433  */
434 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
435 {
436         reg->id = 0;
437         reg->var_off = tnum_const(imm);
438         reg->smin_value = (s64)imm;
439         reg->smax_value = (s64)imm;
440         reg->umin_value = imm;
441         reg->umax_value = imm;
442 }
443
444 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
445  * used only on registers holding a pointer type.
446  */
447 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
448 {
449         __mark_reg_known(reg, 0);
450 }
451
452 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
453                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
454 {
455         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
456                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
457                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
458                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
459                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
460                 return;
461         }
462         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
463 }
464
465 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
466 {
467         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
468 }
469
470 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
471 {
472         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
473                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
474 }
475
476 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
477 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
478                                     enum bpf_reg_type which)
479 {
480         /* The register can already have a range from prior markings.
481          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
482          * origin.
483          */
484         return reg->type == which &&
485                reg->id == 0 &&
486                reg->off == 0 &&
487                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
488 }
489
490 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
491 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
492 {
493         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
494         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
495                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
496         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
497         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
498                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
499         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
500         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
501                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
502 }
503
504 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
505 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
506 {
507         /* Learn sign from signed bounds.
508          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
509          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
510          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
511          */
512         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
513                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
514                                                           reg->umin_value);
515                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
516                                                           reg->umax_value);
517                 return;
518         }
519         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
520          * boundary, so we must be careful.
521          */
522         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
523                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
524                  * is positive, hence safe.
525                  */
526                 reg->smin_value = reg->umin_value;
527                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
528                                                           reg->umax_value);
529         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
530                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
531                  * is negative, hence safe.
532                  */
533                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
534                                                           reg->umin_value);
535                 reg->smax_value = reg->umax_value;
536         }
537 }
538
539 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
540 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
541 {
542         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
543                                       tnum_range(reg->umin_value,
544                                                  reg->umax_value));
545 }
546
547 /* Reset the min/max bounds of a register */
548 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
549 {
550         reg->smin_value = S64_MIN;
551         reg->smax_value = S64_MAX;
552         reg->umin_value = 0;
553         reg->umax_value = U64_MAX;
554 }
555
556 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
557 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
558 {
559         reg->type = SCALAR_VALUE;
560         reg->id = 0;
561         reg->off = 0;
562         reg->var_off = tnum_unknown;
563         __mark_reg_unbounded(reg);
564 }
565
566 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
567                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
568 {
569         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
570                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
571                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
572                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
573                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
574                 return;
575         }
576         __mark_reg_unknown(regs + regno);
577 }
578
579 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
580 {
581         __mark_reg_unknown(reg);
582         reg->type = NOT_INIT;
583 }
584
585 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
586                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
587 {
588         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
589                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
590                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
591                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
592                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
593                 return;
594         }
595         __mark_reg_not_init(regs + regno);
596 }
597
598 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
599                            struct bpf_reg_state *regs)
600 {
601         int i;
602
603         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
604                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
605                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
606         }
607
608         /* frame pointer */
609         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
610         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
611
612         /* 1st arg to a function */
613         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
614         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
615 }
616
617 enum reg_arg_type {
618         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
619         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
620         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
621 };
622
623 static void mark_reg_read(const struct bpf_verifier_state *state, u32 regno)
624 {
625         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
626
627         if (regno == BPF_REG_FP)
628                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
629                 return;
630
631         while (parent) {
632                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
633                 if (state->regs[regno].live & REG_LIVE_WRITTEN)
634                         break;
635                 /* ... then we depend on parent's value */
636                 parent->regs[regno].live |= REG_LIVE_READ;
637                 state = parent;
638                 parent = state->parent;
639         }
640 }
641
642 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
643                          enum reg_arg_type t)
644 {
645         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state->regs;
646
647         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
648                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
649                 return -EINVAL;
650         }
651
652         if (t == SRC_OP) {
653                 /* check whether register used as source operand can be read */
654                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
655                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
656                         return -EACCES;
657                 }
658                 mark_reg_read(env->cur_state, regno);
659         } else {
660                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
661                 if (regno == BPF_REG_FP) {
662                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
663                         return -EACCES;
664                 }
665                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
666                 if (t == DST_OP)
667                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
668         }
669         return 0;
670 }
671
672 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
673 {
674         switch (type) {
675         case PTR_TO_MAP_VALUE:
676         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
677         case PTR_TO_STACK:
678         case PTR_TO_CTX:
679         case PTR_TO_PACKET:
680         case PTR_TO_PACKET_META:
681         case PTR_TO_PACKET_END:
682         case CONST_PTR_TO_MAP:
683                 return true;
684         default:
685                 return false;
686         }
687 }
688
689 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
690  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
691  */
692 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
693                              struct bpf_verifier_state *state, int off,
694                              int size, int value_regno)
695 {
696         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
697
698         err = realloc_verifier_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
699                                      true);
700         if (err)
701                 return err;
702         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
703          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
704          */
705         if (!env->allow_ptr_leaks &&
706             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
707             size != BPF_REG_SIZE) {
708                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
709                 return -EACCES;
710         }
711
712         if (value_regno >= 0 &&
713             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
714
715                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
716                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
717                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
718                         return -EACCES;
719                 }
720
721                 /* save register state */
722                 state->stack[spi].spilled_ptr = state->regs[value_regno];
723                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
724
725                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
726                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
727         } else {
728                 /* regular write of data into stack */
729                 state->stack[spi].spilled_ptr = (struct bpf_reg_state) {};
730
731                 for (i = 0; i < size; i++)
732                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
733                                 STACK_MISC;
734         }
735         return 0;
736 }
737
738 static void mark_stack_slot_read(const struct bpf_verifier_state *state, int slot)
739 {
740         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
741
742         while (parent) {
743                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
744                 if (state->stack[slot].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN)
745                         break;
746                 /* ... then we depend on parent's value */
747                 parent->stack[slot].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
748                 state = parent;
749                 parent = state->parent;
750         }
751 }
752
753 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
754                             struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
755                             int value_regno)
756 {
757         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
758         u8 *stype;
759
760         if (state->allocated_stack <= slot) {
761                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
762                         off, size);
763                 return -EACCES;
764         }
765         stype = state->stack[spi].slot_type;
766
767         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
768                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
769                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
770                         return -EACCES;
771                 }
772                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
773                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
774                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
775                                 return -EACCES;
776                         }
777                 }
778
779                 if (value_regno >= 0) {
780                         /* restore register state from stack */
781                         state->regs[value_regno] = state->stack[spi].spilled_ptr;
782                         mark_stack_slot_read(state, spi);
783                 }
784                 return 0;
785         } else {
786                 for (i = 0; i < size; i++) {
787                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_MISC) {
788                                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
789                                         off, i, size);
790                                 return -EACCES;
791                         }
792                 }
793                 if (value_regno >= 0)
794                         /* have read misc data from the stack */
795                         mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
796                 return 0;
797         }
798 }
799
800 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
801 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
802                               int size, bool zero_size_allowed)
803 {
804         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
805         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
806
807         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
808             off + size > map->value_size) {
809                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
810                         map->value_size, off, size);
811                 return -EACCES;
812         }
813         return 0;
814 }
815
816 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
817 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
818                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
819 {
820         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
821         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
822         int err;
823
824         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
825          * need to try adding each of min_value and max_value to off
826          * to make sure our theoretical access will be safe.
827          */
828         if (env->log.level)
829                 print_verifier_state(env, state);
830         /* The minimum value is only important with signed
831          * comparisons where we can't assume the floor of a
832          * value is 0.  If we are using signed variables for our
833          * index'es we need to make sure that whatever we use
834          * will have a set floor within our range.
835          */
836         if (reg->smin_value < 0) {
837                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
838                         regno);
839                 return -EACCES;
840         }
841         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
842                                  zero_size_allowed);
843         if (err) {
844                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
845                         regno);
846                 return err;
847         }
848
849         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
850          * sure we won't do bad things.
851          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
852          */
853         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
854                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
855                         regno);
856                 return -EACCES;
857         }
858         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
859                                  zero_size_allowed);
860         if (err)
861                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
862                         regno);
863         return err;
864 }
865
866 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
867
868 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
869                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
870                                        enum bpf_access_type t)
871 {
872         switch (env->prog->type) {
873         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
874         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
875                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
876                 if (t == BPF_WRITE)
877                         return false;
878                 /* fallthrough */
879         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
880         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
881         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
882         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
883         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
884                 if (meta)
885                         return meta->pkt_access;
886
887                 env->seen_direct_write = true;
888                 return true;
889         default:
890                 return false;
891         }
892 }
893
894 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
895                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
896 {
897         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
898         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
899
900         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
901             (u64)off + size > reg->range) {
902                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
903                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
904                 return -EACCES;
905         }
906         return 0;
907 }
908
909 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
910                                int size, bool zero_size_allowed)
911 {
912         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
913         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
914         int err;
915
916         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
917          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
918          * offset.
919          */
920
921         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
922          * detail to prove they're safe.
923          */
924         if (reg->smin_value < 0) {
925                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
926                         regno);
927                 return -EACCES;
928         }
929         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
930         if (err) {
931                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
932                 return err;
933         }
934         return err;
935 }
936
937 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
938 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
939                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
940 {
941         struct bpf_insn_access_aux info = {
942                 .reg_type = *reg_type,
943         };
944
945         if (env->ops->is_valid_access &&
946             env->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
947                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
948                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
949                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
950                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
951                  * will only allow for whole field access and rejects any other
952                  * type of narrower access.
953                  */
954                 *reg_type = info.reg_type;
955
956                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
957                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
958                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
959                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
960                 return 0;
961         }
962
963         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
964         return -EACCES;
965 }
966
967 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
968                                const struct bpf_reg_state *reg)
969 {
970         if (allow_ptr_leaks)
971                 return false;
972
973         return reg->type != SCALAR_VALUE;
974 }
975
976 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
977 {
978         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, cur_regs(env) + regno);
979 }
980
981 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
982                                    const struct bpf_reg_state *reg,
983                                    int off, int size, bool strict)
984 {
985         struct tnum reg_off;
986         int ip_align;
987
988         /* Byte size accesses are always allowed. */
989         if (!strict || size == 1)
990                 return 0;
991
992         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
993          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
994          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
995          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
996          * to this code only in strict mode where we want to emulate
997          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
998          * unconditional IP align value of '2'.
999          */
1000         ip_align = 2;
1001
1002         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1003         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1004                 char tn_buf[48];
1005
1006                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1007                 verbose(env,
1008                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1009                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1010                 return -EACCES;
1011         }
1012
1013         return 0;
1014 }
1015
1016 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1017                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1018                                        const char *pointer_desc,
1019                                        int off, int size, bool strict)
1020 {
1021         struct tnum reg_off;
1022
1023         /* Byte size accesses are always allowed. */
1024         if (!strict || size == 1)
1025                 return 0;
1026
1027         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1028         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1029                 char tn_buf[48];
1030
1031                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1032                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1033                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1034                 return -EACCES;
1035         }
1036
1037         return 0;
1038 }
1039
1040 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1041                                const struct bpf_reg_state *reg,
1042                                int off, int size)
1043 {
1044         bool strict = env->strict_alignment;
1045         const char *pointer_desc = "";
1046
1047         switch (reg->type) {
1048         case PTR_TO_PACKET:
1049         case PTR_TO_PACKET_META:
1050                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1051                  * right in front, treat it the very same way.
1052                  */
1053                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1054         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1055                 pointer_desc = "value ";
1056                 break;
1057         case PTR_TO_CTX:
1058                 pointer_desc = "context ";
1059                 break;
1060         case PTR_TO_STACK:
1061                 pointer_desc = "stack ";
1062                 break;
1063         default:
1064                 break;
1065         }
1066         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1067                                            strict);
1068 }
1069
1070 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1071  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1072  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1073  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1074  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1075  */
1076 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
1077                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1078                             int value_regno)
1079 {
1080         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1081         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1082         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1083         int size, err = 0;
1084
1085         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1086         if (size < 0)
1087                 return size;
1088
1089         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1090         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
1091         if (err)
1092                 return err;
1093
1094         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1095         off += reg->off;
1096
1097         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1098                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1099                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1100                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1101                         return -EACCES;
1102                 }
1103
1104                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
1105                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1106                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1107
1108         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1109                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1110
1111                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1112                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1113                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1114                         return -EACCES;
1115                 }
1116                 /* ctx accesses must be at a fixed offset, so that we can
1117                  * determine what type of data were returned.
1118                  */
1119                 if (reg->off) {
1120                         verbose(env,
1121                                 "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d+%d, ctx+const is allowed, ctx+const+const is not\n",
1122                                 regno, reg->off, off - reg->off);
1123                         return -EACCES;
1124                 }
1125                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1126                         char tn_buf[48];
1127
1128                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1129                         verbose(env,
1130                                 "variable ctx access var_off=%s off=%d size=%d",
1131                                 tn_buf, off, size);
1132                         return -EACCES;
1133                 }
1134                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1135                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1136                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1137                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
1138                          * case, we know the offset is zero.
1139                          */
1140                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1141                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1142                         else
1143                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
1144                                                     value_regno);
1145                         regs[value_regno].id = 0;
1146                         regs[value_regno].off = 0;
1147                         regs[value_regno].range = 0;
1148                         regs[value_regno].type = reg_type;
1149                 }
1150
1151         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1152                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1153                  * determine what type of data were returned.
1154                  * See check_stack_read().
1155                  */
1156                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1157                         char tn_buf[48];
1158
1159                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1160                         verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1161                                 tn_buf, off, size);
1162                         return -EACCES;
1163                 }
1164                 off += reg->var_off.value;
1165                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1166                         verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off,
1167                                 size);
1168                         return -EACCES;
1169                 }
1170
1171                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1172                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
1173
1174                 if (t == BPF_WRITE)
1175                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
1176                                                 value_regno);
1177                 else
1178                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
1179                                                value_regno);
1180         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
1181                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1182                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
1183                         return -EACCES;
1184                 }
1185                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1186                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1187                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
1188                                 value_regno);
1189                         return -EACCES;
1190                 }
1191                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
1192                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1193                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1194         } else {
1195                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
1196                         reg_type_str[reg->type]);
1197                 return -EACCES;
1198         }
1199
1200         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1201             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1202                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1203                 regs[value_regno].var_off =
1204                         tnum_cast(regs[value_regno].var_off, size);
1205                 __update_reg_bounds(&regs[value_regno]);
1206         }
1207         return err;
1208 }
1209
1210 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1211 {
1212         int err;
1213
1214         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1215             insn->imm != 0) {
1216                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
1217                 return -EINVAL;
1218         }
1219
1220         /* check src1 operand */
1221         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1222         if (err)
1223                 return err;
1224
1225         /* check src2 operand */
1226         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1227         if (err)
1228                 return err;
1229
1230         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1231                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1232                 return -EACCES;
1233         }
1234
1235         /* check whether atomic_add can read the memory */
1236         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1237                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1238         if (err)
1239                 return err;
1240
1241         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1242         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1243                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1244 }
1245
1246 /* Does this register contain a constant zero? */
1247 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state reg)
1248 {
1249         return reg.type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg.var_off, 0);
1250 }
1251
1252 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1253  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1254  * and all elements of stack are initialized.
1255  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1256  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1257  */
1258 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1259                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1260                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1261 {
1262         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1263         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1264         int off, i, slot, spi;
1265
1266         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1267                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
1268                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1269                     register_is_null(regs[regno]))
1270                         return 0;
1271
1272                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1273                         reg_type_str[regs[regno].type],
1274                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1275                 return -EACCES;
1276         }
1277
1278         /* Only allow fixed-offset stack reads */
1279         if (!tnum_is_const(regs[regno].var_off)) {
1280                 char tn_buf[48];
1281
1282                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), regs[regno].var_off);
1283                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
1284                         regno, tn_buf);
1285         }
1286         off = regs[regno].off + regs[regno].var_off.value;
1287         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1288             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
1289                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1290                         regno, off, access_size);
1291                 return -EACCES;
1292         }
1293
1294         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1295                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1296
1297         if (meta && meta->raw_mode) {
1298                 meta->access_size = access_size;
1299                 meta->regno = regno;
1300                 return 0;
1301         }
1302
1303         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1304                 slot = -(off + i) - 1;
1305                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1306                 if (state->allocated_stack <= slot ||
1307                     state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE] !=
1308                         STACK_MISC) {
1309                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1310                                 off, i, access_size);
1311                         return -EACCES;
1312                 }
1313         }
1314         return 0;
1315 }
1316
1317 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1318                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1319                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1320 {
1321         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1322
1323         switch (reg->type) {
1324         case PTR_TO_PACKET:
1325         case PTR_TO_PACKET_META:
1326                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
1327                                            zero_size_allowed);
1328         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1329                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
1330                                         zero_size_allowed);
1331         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
1332                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1333                                             zero_size_allowed, meta);
1334         }
1335 }
1336
1337 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1338                           enum bpf_arg_type arg_type,
1339                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1340 {
1341         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1342         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1343         int err = 0;
1344
1345         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1346                 return 0;
1347
1348         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
1349         if (err)
1350                 return err;
1351
1352         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1353                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1354                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
1355                                 regno);
1356                         return -EACCES;
1357                 }
1358                 return 0;
1359         }
1360
1361         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
1362             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1363                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
1364                 return -EACCES;
1365         }
1366
1367         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1368             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1369                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1370                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1371                     type != expected_type)
1372                         goto err_type;
1373         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1374                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1375                 expected_type = SCALAR_VALUE;
1376                 if (type != expected_type)
1377                         goto err_type;
1378         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1379                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1380                 if (type != expected_type)
1381                         goto err_type;
1382         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1383                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1384                 if (type != expected_type)
1385                         goto err_type;
1386         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1387                    arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
1388                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1389                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1390                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1391                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
1392                  * happens during stack boundary checking.
1393                  */
1394                 if (register_is_null(*reg) &&
1395                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
1396                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1397                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1398                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1399                          type != expected_type)
1400                         goto err_type;
1401                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1402         } else {
1403                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1404                 return -EFAULT;
1405         }
1406
1407         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1408                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1409                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1410         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1411                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1412                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1413                  * stack limits and initialized
1414                  */
1415                 if (!meta->map_ptr) {
1416                         /* in function declaration map_ptr must come before
1417                          * map_key, so that it's verified and known before
1418                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1419                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1420                          */
1421                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
1422                         return -EACCES;
1423                 }
1424                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1425                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1426                                                   meta->map_ptr->key_size,
1427                                                   false);
1428                 else
1429                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1430                                                    meta->map_ptr->key_size,
1431                                                    false, NULL);
1432         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1433                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1434                  * check [value, value + map->value_size) validity
1435                  */
1436                 if (!meta->map_ptr) {
1437                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1438                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
1439                         return -EACCES;
1440                 }
1441                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1442                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1443                                                   meta->map_ptr->value_size,
1444                                                   false);
1445                 else
1446                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1447                                                    meta->map_ptr->value_size,
1448                                                    false, NULL);
1449         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1450                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1451                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1452
1453                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1454                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1455                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1456                  */
1457                 if (regno == 0) {
1458                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1459                         verbose(env,
1460                                 "ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1461                         return -EACCES;
1462                 }
1463
1464                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
1465                  * happens using its boundaries.
1466                  */
1467
1468                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
1469                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1470                          * mode so that the program is required to
1471                          * initialize all the memory that the helper could
1472                          * just partially fill up.
1473                          */
1474                         meta = NULL;
1475
1476                 if (reg->smin_value < 0) {
1477                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1478                                 regno);
1479                         return -EACCES;
1480                 }
1481
1482                 if (reg->umin_value == 0) {
1483                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1484                                                       zero_size_allowed,
1485                                                       meta);
1486                         if (err)
1487                                 return err;
1488                 }
1489
1490                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
1491                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1492                                 regno);
1493                         return -EACCES;
1494                 }
1495                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1496                                               reg->umax_value,
1497                                               zero_size_allowed, meta);
1498         }
1499
1500         return err;
1501 err_type:
1502         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1503                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1504         return -EACCES;
1505 }
1506
1507 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
1508                                         struct bpf_map *map, int func_id)
1509 {
1510         if (!map)
1511                 return 0;
1512
1513         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1514         switch (map->map_type) {
1515         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1516                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1517                         goto error;
1518                 break;
1519         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1520                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1521                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
1522                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
1523                         goto error;
1524                 break;
1525         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1526                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1527                         goto error;
1528                 break;
1529         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1530                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1531                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1532                         goto error;
1533                 break;
1534         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
1535          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
1536          * for now.
1537          */
1538         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
1539                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1540                         goto error;
1541                 break;
1542         /* Restrict bpf side of cpumap, open when use-cases appear */
1543         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
1544                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1545                         goto error;
1546                 break;
1547         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1548         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1549                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1550                         goto error;
1551                 break;
1552         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
1553                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
1554                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
1555                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem)
1556                         goto error;
1557                 break;
1558         default:
1559                 break;
1560         }
1561
1562         /* ... and second from the function itself. */
1563         switch (func_id) {
1564         case BPF_FUNC_tail_call:
1565                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1566                         goto error;
1567                 break;
1568         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1569         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1570         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
1571                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1572                         goto error;
1573                 break;
1574         case BPF_FUNC_get_stackid:
1575                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1576                         goto error;
1577                 break;
1578         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1579         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1580                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1581                         goto error;
1582                 break;
1583         case BPF_FUNC_redirect_map:
1584                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
1585                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP)
1586                         goto error;
1587                 break;
1588         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
1589                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1590                         goto error;
1591                 break;
1592         case BPF_FUNC_sock_map_update:
1593                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1594                         goto error;
1595                 break;
1596         default:
1597                 break;
1598         }
1599
1600         return 0;
1601 error:
1602         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1603                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1604         return -EINVAL;
1605 }
1606
1607 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1608 {
1609         int count = 0;
1610
1611         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1612                 count++;
1613         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1614                 count++;
1615         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1616                 count++;
1617         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1618                 count++;
1619         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1620                 count++;
1621
1622         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1623 }
1624
1625 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
1626  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
1627  */
1628 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1629 {
1630         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1631         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1632         int i;
1633
1634         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1635                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
1636                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
1637
1638         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
1639                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1640                         continue;
1641                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
1642                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
1643                         __mark_reg_unknown(reg);
1644         }
1645 }
1646
1647 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1648 {
1649         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1650         struct bpf_reg_state *regs;
1651         struct bpf_call_arg_meta meta;
1652         bool changes_data;
1653         int i, err;
1654
1655         /* find function prototype */
1656         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1657                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1658                         func_id);
1659                 return -EINVAL;
1660         }
1661
1662         if (env->ops->get_func_proto)
1663                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id);
1664
1665         if (!fn) {
1666                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1667                         func_id);
1668                 return -EINVAL;
1669         }
1670
1671         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1672         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1673                 verbose(env, "cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1674                 return -EINVAL;
1675         }
1676
1677         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1678
1679         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1680         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1681
1682         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1683          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1684          */
1685         err = check_raw_mode(fn);
1686         if (err) {
1687                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1688                         func_id_name(func_id), func_id);
1689                 return err;
1690         }
1691
1692         /* check args */
1693         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1694         if (err)
1695                 return err;
1696         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1697         if (err)
1698                 return err;
1699         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1700         if (err)
1701                 return err;
1702         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1703         if (err)
1704                 return err;
1705         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1706         if (err)
1707                 return err;
1708
1709         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1710          * is inferred from register state.
1711          */
1712         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1713                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1714                 if (err)
1715                         return err;
1716         }
1717
1718         regs = cur_regs(env);
1719         /* reset caller saved regs */
1720         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1721                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
1722                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
1723         }
1724
1725         /* update return register (already marked as written above) */
1726         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1727                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
1728                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
1729         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1730                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1731         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1732                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1733
1734                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1735                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
1736                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
1737                 regs[BPF_REG_0].off = 0;
1738                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1739                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1740                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1741                  */
1742                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1743                         verbose(env,
1744                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1745                         return -EINVAL;
1746                 }
1747                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1748                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1749                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1750                 if (!insn_aux->map_ptr)
1751                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1752                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1753                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1754         } else {
1755                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
1756                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1757                 return -EINVAL;
1758         }
1759
1760         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
1761         if (err)
1762                 return err;
1763
1764         if (changes_data)
1765                 clear_all_pkt_pointers(env);
1766         return 0;
1767 }
1768
1769 static void coerce_reg_to_32(struct bpf_reg_state *reg)
1770 {
1771         /* clear high 32 bits */
1772         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, 4);
1773         /* Update bounds */
1774         __update_reg_bounds(reg);
1775 }
1776
1777 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
1778 {
1779         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
1780         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
1781
1782         if (b < 0)
1783                 return res > a;
1784         return res < a;
1785 }
1786
1787 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
1788 {
1789         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
1790         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
1791
1792         if (b < 0)
1793                 return res < a;
1794         return res > a;
1795 }
1796
1797 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
1798  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
1799  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
1800  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
1801  */
1802 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1803                                    struct bpf_insn *insn,
1804                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
1805                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
1806 {
1807         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg;
1808         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
1809         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
1810             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
1811         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
1812             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
1813         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1814         u32 dst = insn->dst_reg;
1815
1816         dst_reg = &regs[dst];
1817
1818         if (WARN_ON_ONCE(known && (smin_val != smax_val))) {
1819                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1820                 verbose(env,
1821                         "verifier internal error: known but bad sbounds\n");
1822                 return -EINVAL;
1823         }
1824         if (WARN_ON_ONCE(known && (umin_val != umax_val))) {
1825                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1826                 verbose(env,
1827                         "verifier internal error: known but bad ubounds\n");
1828                 return -EINVAL;
1829         }
1830
1831         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1832                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
1833                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1834                         verbose(env,
1835                                 "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
1836                                 dst);
1837                 return -EACCES;
1838         }
1839
1840         if (ptr_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1841                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1842                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL prohibited, null-check it first\n",
1843                                 dst);
1844                 return -EACCES;
1845         }
1846         if (ptr_reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
1847                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1848                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on CONST_PTR_TO_MAP prohibited\n",
1849                                 dst);
1850                 return -EACCES;
1851         }
1852         if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
1853                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1854                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_PACKET_END prohibited\n",
1855                                 dst);
1856                 return -EACCES;
1857         }
1858
1859         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
1860          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
1861          */
1862         dst_reg->type = ptr_reg->type;
1863         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1864
1865         switch (opcode) {
1866         case BPF_ADD:
1867                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
1868                  * the s32 'off' field
1869                  */
1870                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
1871                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
1872                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
1873                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1874                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1875                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1876                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1877                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1878                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
1879                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1880                         break;
1881                 }
1882                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
1883                  * == 0, since it's a scalar.
1884                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
1885                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
1886                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
1887                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
1888                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
1889                  * from ptr_reg.
1890                  */
1891                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
1892                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
1893                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1894                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1895                 } else {
1896                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
1897                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
1898                 }
1899                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
1900                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
1901                         dst_reg->umin_value = 0;
1902                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1903                 } else {
1904                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
1905                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
1906                 }
1907                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1908                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1909                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1910                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1911                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1912                         dst_reg->range = 0;
1913                 }
1914                 break;
1915         case BPF_SUB:
1916                 if (dst_reg == off_reg) {
1917                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
1918                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1919                                 verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
1920                                         dst);
1921                         return -EACCES;
1922                 }
1923                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
1924                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
1925                  * be able to deal with it.
1926                  */
1927                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
1928                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1929                                 verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
1930                                         dst);
1931                         return -EACCES;
1932                 }
1933                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
1934                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
1935                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
1936                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1937                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1938                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1939                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1940                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1941                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1942                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
1943                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1944                         break;
1945                 }
1946                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
1947                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
1948                  */
1949                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
1950                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
1951                         /* Overflow possible, we know nothing */
1952                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1953                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1954                 } else {
1955                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
1956                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
1957                 }
1958                 if (umin_ptr < umax_val) {
1959                         /* Overflow possible, we know nothing */
1960                         dst_reg->umin_value = 0;
1961                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1962                 } else {
1963                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
1964                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
1965                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
1966                 }
1967                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1968                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1969                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1970                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1971                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1972                         if (smin_val < 0)
1973                                 dst_reg->range = 0;
1974                 }
1975                 break;
1976         case BPF_AND:
1977         case BPF_OR:
1978         case BPF_XOR:
1979                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit for now.
1980                  * (However, in principle we could allow some cases, e.g.
1981                  * ptr &= ~3 which would reduce min_value by 3.)
1982                  */
1983                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1984                         verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
1985                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
1986                 return -EACCES;
1987         default:
1988                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
1989                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1990                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
1991                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
1992                 return -EACCES;
1993         }
1994
1995         __update_reg_bounds(dst_reg);
1996         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
1997         __reg_bound_offset(dst_reg);
1998         return 0;
1999 }
2000
2001 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2002                                       struct bpf_insn *insn,
2003                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
2004                                       struct bpf_reg_state src_reg)
2005 {
2006         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2007         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2008         bool src_known, dst_known;
2009         s64 smin_val, smax_val;
2010         u64 umin_val, umax_val;
2011
2012         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2013                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->64 */
2014                 coerce_reg_to_32(dst_reg);
2015                 coerce_reg_to_32(&src_reg);
2016         }
2017         smin_val = src_reg.smin_value;
2018         smax_val = src_reg.smax_value;
2019         umin_val = src_reg.umin_value;
2020         umax_val = src_reg.umax_value;
2021         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
2022         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
2023
2024         switch (opcode) {
2025         case BPF_ADD:
2026                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
2027                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
2028                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2029                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2030                 } else {
2031                         dst_reg->smin_value += smin_val;
2032                         dst_reg->smax_value += smax_val;
2033                 }
2034                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
2035                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
2036                         dst_reg->umin_value = 0;
2037                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2038                 } else {
2039                         dst_reg->umin_value += umin_val;
2040                         dst_reg->umax_value += umax_val;
2041                 }
2042                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2043                 break;
2044         case BPF_SUB:
2045                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
2046                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
2047                         /* Overflow possible, we know nothing */
2048                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2049                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2050                 } else {
2051                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
2052                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
2053                 }
2054                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
2055                         /* Overflow possible, we know nothing */
2056                         dst_reg->umin_value = 0;
2057                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2058                 } else {
2059                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2060                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
2061                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
2062                 }
2063                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2064                 break;
2065         case BPF_MUL:
2066                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2067                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
2068                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
2069                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2070                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2071                         break;
2072                 }
2073                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
2074                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
2075                  */
2076                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
2077                         /* Potential overflow, we know nothing */
2078                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2079                         /* (except what we can learn from the var_off) */
2080                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2081                         break;
2082                 }
2083                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
2084                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
2085                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
2086                         /* Overflow possible, we know nothing */
2087                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2088                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2089                 } else {
2090                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2091                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2092                 }
2093                 break;
2094         case BPF_AND:
2095                 if (src_known && dst_known) {
2096                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
2097                                                   src_reg.var_off.value);
2098                         break;
2099                 }
2100                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
2101                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
2102                  */
2103                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2104                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
2105                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
2106                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2107                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
2108                          * ain't nobody got time for that.
2109                          */
2110                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2111                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2112                 } else {
2113                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
2114                          * cast result into s64.
2115                          */
2116                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2117                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2118                 }
2119                 /* We may learn something more from the var_off */
2120                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2121                 break;
2122         case BPF_OR:
2123                 if (src_known && dst_known) {
2124                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
2125                                                   src_reg.var_off.value);
2126                         break;
2127                 }
2128                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
2129                  * maximum of the operands' minima
2130                  */
2131                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2132                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
2133                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
2134                                       dst_reg->var_off.mask;
2135                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2136                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
2137                          * ain't nobody got time for that.
2138                          */
2139                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2140                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2141                 } else {
2142                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
2143                          * cast result into s64.
2144                          */
2145                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2146                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2147                 }
2148                 /* We may learn something more from the var_off */
2149                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2150                 break;
2151         case BPF_LSH:
2152                 if (umax_val > 63) {
2153                         /* Shifts greater than 63 are undefined.  This includes
2154                          * shifts by a negative number.
2155                          */
2156                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2157                         break;
2158                 }
2159                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
2160                  * up from var_off)
2161                  */
2162                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2163                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2164                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
2165                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
2166                         dst_reg->umin_value = 0;
2167                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2168                 } else {
2169                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
2170                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
2171                 }
2172                 if (src_known)
2173                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
2174                 else
2175                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(tnum_unknown, umin_val);
2176                 /* We may learn something more from the var_off */
2177                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2178                 break;
2179         case BPF_RSH:
2180                 if (umax_val > 63) {
2181                         /* Shifts greater than 63 are undefined.  This includes
2182                          * shifts by a negative number.
2183                          */
2184                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2185                         break;
2186                 }
2187                 /* BPF_RSH is an unsigned shift, so make the appropriate casts */
2188                 if (dst_reg->smin_value < 0) {
2189                         if (umin_val) {
2190                                 /* Sign bit will be cleared */
2191                                 dst_reg->smin_value = 0;
2192                         } else {
2193                                 /* Lost sign bit information */
2194                                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2195                                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2196                         }
2197                 } else {
2198                         dst_reg->smin_value =
2199                                 (u64)(dst_reg->smin_value) >> umax_val;
2200                 }
2201                 if (src_known)
2202                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off,
2203                                                        umin_val);
2204                 else
2205                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(tnum_unknown, umin_val);
2206                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
2207                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
2208                 /* We may learn something more from the var_off */
2209                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2210                 break;
2211         default:
2212                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2213                 break;
2214         }
2215
2216         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2217         __reg_bound_offset(dst_reg);
2218         return 0;
2219 }
2220
2221 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
2222  * and var_off.
2223  */
2224 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2225                                    struct bpf_insn *insn)
2226 {
2227         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg, *src_reg;
2228         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
2229         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2230         int rc;
2231
2232         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2233         src_reg = NULL;
2234         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
2235                 ptr_reg = dst_reg;
2236         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2237                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
2238                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2239                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2240                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
2241                                  * an arbitrary scalar.
2242                                  */
2243                                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2244                                         verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
2245                                                 insn->dst_reg,
2246                                                 bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2247                                         return -EACCES;
2248                                 }
2249                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2250                                 return 0;
2251                         } else {
2252                                 /* scalar += pointer
2253                                  * This is legal, but we have to reverse our
2254                                  * src/dest handling in computing the range
2255                                  */
2256                                 rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2257                                                              src_reg, dst_reg);
2258                                 if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2259                                         /* scalar += unknown scalar */
2260                                         __mark_reg_unknown(&off_reg);
2261                                         return adjust_scalar_min_max_vals(
2262                                                         env, insn,
2263                                                         dst_reg, off_reg);
2264                                 }
2265                                 return rc;
2266                         }
2267                 } else if (ptr_reg) {
2268                         /* pointer += scalar */
2269                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2270                                                      dst_reg, src_reg);
2271                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2272                                 /* unknown scalar += scalar */
2273                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2274                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2275                                                 env, insn, dst_reg, *src_reg);
2276                         }
2277                         return rc;
2278                 }
2279         } else {
2280                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
2281                  * need to be able to read from this state.
2282                  */
2283                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
2284                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
2285                 src_reg = &off_reg;
2286                 if (ptr_reg) { /* pointer += K */
2287                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2288                                                      ptr_reg, src_reg);
2289                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2290                                 /* unknown scalar += K */
2291                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2292                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2293                                                 env, insn, dst_reg, off_reg);
2294                         }
2295                         return rc;
2296                 }
2297         }
2298
2299         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
2300         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
2301                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2302                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
2303                 return -EINVAL;
2304         }
2305         if (WARN_ON(!src_reg)) {
2306                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2307                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
2308                 return -EINVAL;
2309         }
2310         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
2311 }
2312
2313 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
2314 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2315 {
2316         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2317         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2318         int err;
2319
2320         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
2321                 if (opcode == BPF_NEG) {
2322                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
2323                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2324                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
2325                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
2326                                 return -EINVAL;
2327                         }
2328                 } else {
2329                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2330                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
2331                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2332                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
2333                                 return -EINVAL;
2334                         }
2335                 }
2336
2337                 /* check src operand */
2338                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2339                 if (err)
2340                         return err;
2341
2342                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2343                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2344                                 insn->dst_reg);
2345                         return -EACCES;
2346                 }
2347
2348                 /* check dest operand */
2349                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2350                 if (err)
2351                         return err;
2352
2353         } else if (opcode == BPF_MOV) {
2354
2355                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2356                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2357                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2358                                 return -EINVAL;
2359                         }
2360
2361                         /* check src operand */
2362                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2363                         if (err)
2364                                 return err;
2365                 } else {
2366                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2367                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2368                                 return -EINVAL;
2369                         }
2370                 }
2371
2372                 /* check dest operand */
2373                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2374                 if (err)
2375                         return err;
2376
2377                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2378                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2379                                 /* case: R1 = R2
2380                                  * copy register state to dest reg
2381                                  */
2382                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2383                                 regs[insn->dst_reg].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2384                         } else {
2385                                 /* R1 = (u32) R2 */
2386                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2387                                         verbose(env,
2388                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
2389                                                 insn->src_reg);
2390                                         return -EACCES;
2391                                 }
2392                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2393                                 /* high 32 bits are known zero. */
2394                                 regs[insn->dst_reg].var_off = tnum_cast(
2395                                                 regs[insn->dst_reg].var_off, 4);
2396                                 __update_reg_bounds(&regs[insn->dst_reg]);
2397                         }
2398                 } else {
2399                         /* case: R = imm
2400                          * remember the value we stored into this reg
2401                          */
2402                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2403                         __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg, insn->imm);
2404                 }
2405
2406         } else if (opcode > BPF_END) {
2407                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2408                 return -EINVAL;
2409
2410         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2411
2412                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2413                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2414                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2415                                 return -EINVAL;
2416                         }
2417                         /* check src1 operand */
2418                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2419                         if (err)
2420                                 return err;
2421                 } else {
2422                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2423                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2424                                 return -EINVAL;
2425                         }
2426                 }
2427
2428                 /* check src2 operand */
2429                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2430                 if (err)
2431                         return err;
2432
2433                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2434                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2435                         verbose(env, "div by zero\n");
2436                         return -EINVAL;
2437                 }
2438
2439                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2440                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2441                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2442
2443                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2444                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
2445                                 return -EINVAL;
2446                         }
2447                 }
2448
2449                 /* check dest operand */
2450                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2451                 if (err)
2452                         return err;
2453
2454                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2455         }
2456
2457         return 0;
2458 }
2459
2460 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2461                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2462                                    enum bpf_reg_type type,
2463                                    bool range_right_open)
2464 {
2465         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2466         u16 new_range;
2467         int i;
2468
2469         if (dst_reg->off < 0 ||
2470             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
2471                 /* This doesn't give us any range */
2472                 return;
2473
2474         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
2475             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
2476                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
2477                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
2478                  */
2479                 return;
2480
2481         new_range = dst_reg->off;
2482         if (range_right_open)
2483                 new_range--;
2484
2485         /* Examples for register markings:
2486          *
2487          * pkt_data in dst register:
2488          *
2489          *   r2 = r3;
2490          *   r2 += 8;
2491          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2492          *   <access okay>
2493          *
2494          *   r2 = r3;
2495          *   r2 += 8;
2496          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
2497          *   <handle exception>
2498          *
2499          *   Where:
2500          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2501          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2502          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2503          *
2504          * pkt_data in src register:
2505          *
2506          *   r2 = r3;
2507          *   r2 += 8;
2508          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2509          *   <handle exception>
2510          *
2511          *   r2 = r3;
2512          *   r2 += 8;
2513          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
2514          *   <access okay>
2515          *
2516          *   Where:
2517          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2518          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2519          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2520          *
2521          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2522          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
2523          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
2524          * the check.
2525          */
2526
2527         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
2528          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
2529          * the range won't allow anything.
2530          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
2531          */
2532         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2533                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
2534                         /* keep the maximum range already checked */
2535                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
2536
2537         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2538                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2539                         continue;
2540                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
2541                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
2542                         reg->range = max(reg->range, new_range);
2543         }
2544 }
2545
2546 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2547  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2548  * simply doing a BPF_K check.
2549  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
2550  */
2551 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2552                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2553                             u8 opcode)
2554 {
2555         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
2556          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
2557          * the same object, but we don't bother with that.
2558          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
2559          * only need to check one of them for pointerness.
2560          */
2561         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2562                 return;
2563
2564         switch (opcode) {
2565         case BPF_JEQ:
2566                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2567                  * true then we know for sure.
2568                  */
2569                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2570                 break;
2571         case BPF_JNE:
2572                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2573                  * we know the value for sure;
2574                  */
2575                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2576                 break;
2577         case BPF_JGT:
2578                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2579                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2580                 break;
2581         case BPF_JSGT:
2582                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2583                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2584                 break;
2585         case BPF_JLT:
2586                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2587                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2588                 break;
2589         case BPF_JSLT:
2590                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2591                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2592                 break;
2593         case BPF_JGE:
2594                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2595                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2596                 break;
2597         case BPF_JSGE:
2598                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2599                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2600                 break;
2601         case BPF_JLE:
2602                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2603                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2604                 break;
2605         case BPF_JSLE:
2606                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2607                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2608                 break;
2609         default:
2610                 break;
2611         }
2612
2613         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2614         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2615         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2616         __reg_bound_offset(false_reg);
2617         __reg_bound_offset(true_reg);
2618         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2619          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2620          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2621          */
2622         __update_reg_bounds(false_reg);
2623         __update_reg_bounds(true_reg);
2624 }
2625
2626 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
2627  * the variable reg.
2628  */
2629 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2630                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2631                                 u8 opcode)
2632 {
2633         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2634                 return;
2635
2636         switch (opcode) {
2637         case BPF_JEQ:
2638                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2639                  * true then we know for sure.
2640                  */
2641                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2642                 break;
2643         case BPF_JNE:
2644                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2645                  * we know the value for sure;
2646                  */
2647                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2648                 break;
2649         case BPF_JGT:
2650                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2651                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2652                 break;
2653         case BPF_JSGT:
2654                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2655                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2656                 break;
2657         case BPF_JLT:
2658                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2659                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2660                 break;
2661         case BPF_JSLT:
2662                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2663                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2664                 break;
2665         case BPF_JGE:
2666                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2667                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2668                 break;
2669         case BPF_JSGE:
2670                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2671                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2672                 break;
2673         case BPF_JLE:
2674                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2675                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2676                 break;
2677         case BPF_JSLE:
2678                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2679                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2680                 break;
2681         default:
2682                 break;
2683         }
2684
2685         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2686         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2687         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2688         __reg_bound_offset(false_reg);
2689         __reg_bound_offset(true_reg);
2690         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2691          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2692          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2693          */
2694         __update_reg_bounds(false_reg);
2695         __update_reg_bounds(true_reg);
2696 }
2697
2698 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
2699 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
2700                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
2701 {
2702         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
2703                                                         dst_reg->umin_value);
2704         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
2705                                                         dst_reg->umax_value);
2706         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
2707                                                         dst_reg->smin_value);
2708         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
2709                                                         dst_reg->smax_value);
2710         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
2711                                                              dst_reg->var_off);
2712         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
2713         __update_reg_bounds(src_reg);
2714         __update_reg_bounds(dst_reg);
2715         /* We might have learned something about the sign bit. */
2716         __reg_deduce_bounds(src_reg);
2717         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2718         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2719         __reg_bound_offset(src_reg);
2720         __reg_bound_offset(dst_reg);
2721         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2722          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2723          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2724          */
2725         __update_reg_bounds(src_reg);
2726         __update_reg_bounds(dst_reg);
2727 }
2728
2729 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
2730                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
2731                                 struct bpf_reg_state *false_src,
2732                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
2733                                 u8 opcode)
2734 {
2735         switch (opcode) {
2736         case BPF_JEQ:
2737                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
2738                 break;
2739         case BPF_JNE:
2740                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
2741                 break;
2742         }
2743 }
2744
2745 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2746                          bool is_null)
2747 {
2748         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2749
2750         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2751                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
2752                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
2753                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
2754                  */
2755                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
2756                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
2757                                  reg->off)) {
2758                         __mark_reg_known_zero(reg);
2759                         reg->off = 0;
2760                 }
2761                 if (is_null) {
2762                         reg->type = SCALAR_VALUE;
2763                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2764                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2765                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2766                 } else {
2767                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2768                 }
2769                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2770                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2771                  * to take effect.
2772                  */
2773                 reg->id = 0;
2774         }
2775 }
2776
2777 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2778  * be folded together at some point.
2779  */
2780 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2781                           bool is_null)
2782 {
2783         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2784         u32 id = regs[regno].id;
2785         int i;
2786
2787         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2788                 mark_map_reg(regs, i, id, is_null);
2789
2790         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2791                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2792                         continue;
2793                 mark_map_reg(&state->stack[i].spilled_ptr, 0, id, is_null);
2794         }
2795 }
2796
2797 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
2798                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2799                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
2800                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
2801                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
2802 {
2803         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
2804                 return false;
2805
2806         switch (BPF_OP(insn->code)) {
2807         case BPF_JGT:
2808                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2809                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2810                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2811                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2812                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
2813                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2814                                                dst_reg->type, false);
2815                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2816                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2817                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2818                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2819                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
2820                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
2821                                                src_reg->type, true);
2822                 } else {
2823                         return false;
2824                 }
2825                 break;
2826         case BPF_JLT:
2827                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2828                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2829                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2830                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2831                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
2832                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2833                                                dst_reg->type, true);
2834                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2835                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2836                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2837                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2838                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
2839                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
2840                                                src_reg->type, false);
2841                 } else {
2842                         return false;
2843                 }
2844                 break;
2845         case BPF_JGE:
2846                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2847                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2848                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2849                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2850                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
2851                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2852                                                dst_reg->type, true);
2853                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2854                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2855                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2856                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2857                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
2858                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
2859                                                src_reg->type, false);
2860                 } else {
2861                         return false;
2862                 }
2863                 break;
2864         case BPF_JLE:
2865                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2866                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2867                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2868                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2869                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
2870                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2871                                                dst_reg->type, false);
2872                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2873                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2874                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2875                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2876                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
2877                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
2878                                                src_reg->type, true);
2879                 } else {
2880                         return false;
2881                 }
2882                 break;
2883         default:
2884                 return false;
2885         }
2886
2887         return true;
2888 }
2889
2890 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2891                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2892 {
2893         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = env->cur_state;
2894         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2895         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2896         int err;
2897
2898         if (opcode > BPF_JSLE) {
2899                 verbose(env, "invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2900                 return -EINVAL;
2901         }
2902
2903         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2904                 if (insn->imm != 0) {
2905                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2906                         return -EINVAL;
2907                 }
2908
2909                 /* check src1 operand */
2910                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2911                 if (err)
2912                         return err;
2913
2914                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2915                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
2916                                 insn->src_reg);
2917                         return -EACCES;
2918                 }
2919         } else {
2920                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2921                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2922                         return -EINVAL;
2923                 }
2924         }
2925
2926         /* check src2 operand */
2927         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2928         if (err)
2929                 return err;
2930
2931         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2932
2933         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2934         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2935             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2936             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2937             tnum_equals_const(dst_reg->var_off, insn->imm)) {
2938                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2939                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2940                          * only follow the goto, ignore fall-through
2941                          */
2942                         *insn_idx += insn->off;
2943                         return 0;
2944                 } else {
2945                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2946                          * only follow fall-through branch, since
2947                          * that's where the program will go
2948                          */
2949                         return 0;
2950                 }
2951         }
2952
2953         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2954         if (!other_branch)
2955                 return -EFAULT;
2956
2957         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2958          * our min/max values for our dst register.
2959          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
2960          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
2961          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
2962          * comparable.
2963          */
2964         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2965                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2966                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
2967                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
2968                                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2969                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
2970                                                 opcode);
2971                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
2972                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2973                                                     &regs[insn->src_reg],
2974                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
2975                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
2976                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
2977                                 reg_combine_min_max(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2978                                                     &other_branch->regs[insn->dst_reg],
2979                                                     &regs[insn->src_reg],
2980                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
2981                 }
2982         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
2983                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2984                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2985         }
2986
2987         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2988         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2989             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2990             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2991                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2992                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2993                  */
2994                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JNE);
2995                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JEQ);
2996         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
2997                                            this_branch, other_branch) &&
2998                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2999                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
3000                         insn->dst_reg);
3001                 return -EACCES;
3002         }
3003         if (env->log.level)
3004                 print_verifier_state(env, this_branch);
3005         return 0;
3006 }
3007
3008 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3009 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
3010 {
3011         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
3012
3013         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
3014 }
3015
3016 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
3017 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3018 {
3019         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3020         int err;
3021
3022         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
3023                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
3024                 return -EINVAL;
3025         }
3026         if (insn->off != 0) {
3027                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
3028                 return -EINVAL;
3029         }
3030
3031         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3032         if (err)
3033                 return err;
3034
3035         if (insn->src_reg == 0) {
3036                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
3037
3038                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3039                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
3040                 return 0;
3041         }
3042
3043         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
3044         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
3045
3046         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
3047         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
3048         return 0;
3049 }
3050
3051 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
3052 {
3053         switch (type) {
3054         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
3055         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3056         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3057                 return true;
3058         default:
3059                 return false;
3060         }
3061 }
3062
3063 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
3064  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
3065  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
3066  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
3067  *
3068  * Implicit input:
3069  *   ctx == skb == R6 == CTX
3070  *
3071  * Explicit input:
3072  *   SRC == any register
3073  *   IMM == 32-bit immediate
3074  *
3075  * Output:
3076  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
3077  */
3078 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3079 {
3080         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3081         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3082         int i, err;
3083
3084         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
3085                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
3086                 return -EINVAL;
3087         }
3088
3089         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3090             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
3091             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
3092                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
3093                 return -EINVAL;
3094         }
3095
3096         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
3097         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
3098         if (err)
3099                 return err;
3100
3101         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
3102                 verbose(env,
3103                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
3104                 return -EINVAL;
3105         }
3106
3107         if (mode == BPF_IND) {
3108                 /* check explicit source operand */
3109                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3110                 if (err)
3111                         return err;
3112         }
3113
3114         /* reset caller saved regs to unreadable */
3115         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3116                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3117                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3118         }
3119
3120         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
3121          * the value fetched from the packet.
3122          * Already marked as written above.
3123          */
3124         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
3125         return 0;
3126 }
3127
3128 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
3129 {
3130         struct bpf_reg_state *reg;
3131         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
3132
3133         switch (env->prog->type) {
3134         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3135         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
3136         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
3137         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
3138                 break;
3139         default:
3140                 return 0;
3141         }
3142
3143         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
3144         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
3145                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
3146                         reg_type_str[reg->type]);
3147                 return -EINVAL;
3148         }
3149
3150         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
3151                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
3152                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
3153                         char tn_buf[48];
3154
3155                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3156                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
3157                 } else {
3158                         verbose(env, "has unknown scalar value");
3159                 }
3160                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
3161                 return -EINVAL;
3162         }
3163         return 0;
3164 }
3165
3166 /* non-recursive DFS pseudo code
3167  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
3168  * 2      label v as discovered
3169  * 3      let S be a stack
3170  * 4      S.push(v)
3171  * 5      while S is not empty
3172  * 6            t <- S.pop()
3173  * 7            if t is what we're looking for:
3174  * 8                return t
3175  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
3176  * 10               if edge e is already labelled
3177  * 11                   continue with the next edge
3178  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
3179  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
3180  * 14                   label e as tree-edge
3181  * 15                   label w as discovered
3182  * 16                   S.push(w)
3183  * 17                   continue at 5
3184  * 18               else if vertex w is discovered
3185  * 19                   label e as back-edge
3186  * 20               else
3187  * 21                   // vertex w is explored
3188  * 22                   label e as forward- or cross-edge
3189  * 23           label t as explored
3190  * 24           S.pop()
3191  *
3192  * convention:
3193  * 0x10 - discovered
3194  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
3195  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
3196  * 0x20 - explored
3197  */
3198
3199 enum {
3200         DISCOVERED = 0x10,
3201         EXPLORED = 0x20,
3202         FALLTHROUGH = 1,
3203         BRANCH = 2,
3204 };
3205
3206 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
3207
3208 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
3209 static int cur_stack;   /* current stack index */
3210 static int *insn_state;
3211
3212 /* t, w, e - match pseudo-code above:
3213  * t - index of current instruction
3214  * w - next instruction
3215  * e - edge
3216  */
3217 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
3218 {
3219         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
3220                 return 0;
3221
3222         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
3223                 return 0;
3224
3225         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
3226                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
3227                 return -EINVAL;
3228         }
3229
3230         if (e == BRANCH)
3231                 /* mark branch target for state pruning */
3232                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
3233
3234         if (insn_state[w] == 0) {
3235                 /* tree-edge */
3236                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3237                 insn_state[w] = DISCOVERED;
3238                 if (cur_stack >= env->prog->len)
3239                         return -E2BIG;
3240                 insn_stack[cur_stack++] = w;
3241                 return 1;
3242         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
3243                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
3244                 return -EINVAL;
3245         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
3246                 /* forward- or cross-edge */
3247                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3248         } else {
3249                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
3250                 return -EFAULT;
3251         }
3252         return 0;
3253 }
3254
3255 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
3256  * loop == back-edge in directed graph
3257  */
3258 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
3259 {
3260         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3261         int insn_cnt = env->prog->len;
3262         int ret = 0;
3263         int i, t;
3264
3265         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3266         if (!insn_state)
3267                 return -ENOMEM;
3268
3269         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3270         if (!insn_stack) {
3271                 kfree(insn_state);
3272                 return -ENOMEM;
3273         }
3274
3275         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
3276         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
3277         cur_stack = 1;
3278
3279 peek_stack:
3280         if (cur_stack == 0)
3281                 goto check_state;
3282         t = insn_stack[cur_stack - 1];
3283
3284         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
3285                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
3286
3287                 if (opcode == BPF_EXIT) {
3288                         goto mark_explored;
3289                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
3290                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3291                         if (ret == 1)
3292                                 goto peek_stack;
3293                         else if (ret < 0)
3294                                 goto err_free;
3295                         if (t + 1 < insn_cnt)
3296                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3297                 } else if (opcode == BPF_JA) {
3298                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
3299                                 ret = -EINVAL;
3300                                 goto err_free;
3301                         }
3302                         /* unconditional jump with single edge */
3303                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
3304                                         FALLTHROUGH, env);
3305                         if (ret == 1)
3306                                 goto peek_stack;
3307                         else if (ret < 0)
3308                                 goto err_free;
3309                         /* tell verifier to check for equivalent states
3310                          * after every call and jump
3311                          */
3312                         if (t + 1 < insn_cnt)
3313                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3314                 } else {
3315                         /* conditional jump with two edges */
3316                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
3317                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3318                         if (ret == 1)
3319                                 goto peek_stack;
3320                         else if (ret < 0)
3321                                 goto err_free;
3322
3323                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
3324                         if (ret == 1)
3325                                 goto peek_stack;
3326                         else if (ret < 0)
3327                                 goto err_free;
3328                 }
3329         } else {
3330                 /* all other non-branch instructions with single
3331                  * fall-through edge
3332                  */
3333                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3334                 if (ret == 1)
3335                         goto peek_stack;
3336                 else if (ret < 0)
3337                         goto err_free;
3338         }
3339
3340 mark_explored:
3341         insn_state[t] = EXPLORED;
3342         if (cur_stack-- <= 0) {
3343                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
3344                 ret = -EFAULT;
3345                 goto err_free;
3346         }
3347         goto peek_stack;
3348
3349 check_state:
3350         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
3351                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
3352                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
3353                         ret = -EINVAL;
3354                         goto err_free;
3355                 }
3356         }
3357         ret = 0; /* cfg looks good */
3358
3359 err_free:
3360         kfree(insn_state);
3361         kfree(insn_stack);
3362         return ret;
3363 }
3364
3365 /* check %cur's range satisfies %old's */
3366 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
3367                          struct bpf_reg_state *cur)
3368 {
3369         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
3370                old->umax_value >= cur->umax_value &&
3371                old->smin_value <= cur->smin_value &&
3372                old->smax_value >= cur->smax_value;
3373 }
3374
3375 /* Maximum number of register states that can exist at once */
3376 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
3377 struct idpair {
3378         u32 old;
3379         u32 cur;
3380 };
3381
3382 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
3383  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
3384  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
3385  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
3386  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
3387  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
3388  * that.
3389  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
3390  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
3391  */
3392 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
3393 {
3394         unsigned int i;
3395
3396         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
3397                 if (!idmap[i].old) {
3398                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
3399                         idmap[i].old = old_id;
3400                         idmap[i].cur = cur_id;
3401                         return true;
3402                 }
3403                 if (idmap[i].old == old_id)
3404                         return idmap[i].cur == cur_id;
3405         }
3406         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
3407         WARN_ON_ONCE(1);
3408         return false;
3409 }
3410
3411 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
3412 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
3413                     struct idpair *idmap)
3414 {
3415         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
3416                 /* explored state didn't use this */
3417                 return true;
3418
3419         if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, live)) == 0)
3420                 return true;
3421
3422         if (rold->type == NOT_INIT)
3423                 /* explored state can't have used this */
3424                 return true;
3425         if (rcur->type == NOT_INIT)
3426                 return false;
3427         switch (rold->type) {
3428         case SCALAR_VALUE:
3429                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
3430                         /* new val must satisfy old val knowledge */
3431                         return range_within(rold, rcur) &&
3432                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3433                 } else {
3434                         /* if we knew anything about the old value, we're not
3435                          * equal, because we can't know anything about the
3436                          * scalar value of the pointer in the new value.
3437                          */
3438                         return rold->umin_value == 0 &&
3439                                rold->umax_value == U64_MAX &&
3440                                rold->smin_value == S64_MIN &&
3441                                rold->smax_value == S64_MAX &&
3442                                tnum_is_unknown(rold->var_off);
3443                 }
3444         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3445                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
3446                  * everything else matches, we are OK.
3447                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
3448                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
3449                  */
3450                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
3451                        range_within(rold, rcur) &&
3452                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3453         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3454                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
3455                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
3456                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
3457                  * checked, doing so could have affected others with the same
3458                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
3459                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
3460                  */
3461                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3462                         return false;
3463                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
3464                         return false;
3465                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
3466                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
3467         case PTR_TO_PACKET_META:
3468         case PTR_TO_PACKET:
3469                 if (rcur->type != rold->type)
3470                         return false;
3471                 /* We must have at least as much range as the old ptr
3472                  * did, so that any accesses which were safe before are
3473                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
3474                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
3475                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
3476                  */
3477                 if (rold->range > rcur->range)
3478                         return false;
3479                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
3480                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
3481                  */
3482                 if (rold->off != rcur->off)
3483                         return false;
3484                 /* id relations must be preserved */
3485                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
3486                         return false;
3487                 /* new val must satisfy old val knowledge */
3488                 return range_within(rold, rcur) &&
3489                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3490         case PTR_TO_CTX:
3491         case CONST_PTR_TO_MAP:
3492         case PTR_TO_STACK:
3493         case PTR_TO_PACKET_END:
3494                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
3495                  * would have accepted
3496                  */
3497         default:
3498                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
3499                 return false;
3500         }
3501
3502         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
3503         WARN_ON_ONCE(1);
3504         return false;
3505 }
3506
3507 static bool stacksafe(struct bpf_verifier_state *old,
3508                       struct bpf_verifier_state *cur,
3509                       struct idpair *idmap)
3510 {
3511         int i, spi;
3512
3513         /* if explored stack has more populated slots than current stack
3514          * such stacks are not equivalent
3515          */
3516         if (old->allocated_stack > cur->allocated_stack)
3517                 return false;
3518
3519         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
3520          * slots in the current stack, since explored(safe) state
3521          * didn't use them
3522          */
3523         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
3524                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
3525
3526                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
3527                         continue;
3528                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
3529                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
3530                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
3531                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
3532                          * this verifier states are not equivalent,
3533                          * return false to continue verification of this path
3534                          */
3535                         return false;
3536                 if (i % BPF_REG_SIZE)
3537                         continue;
3538                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3539                         continue;
3540                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
3541                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
3542                              idmap))
3543                         /* when explored and current stack slot are both storing
3544                          * spilled registers, check that stored pointers types
3545                          * are the same as well.
3546                          * Ex: explored safe path could have stored
3547                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
3548                          * but current path has stored:
3549                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
3550                          * such verifier states are not equivalent.
3551                          * return false to continue verification of this path
3552                          */
3553                         return false;
3554         }
3555         return true;
3556 }
3557
3558 /* compare two verifier states
3559  *
3560  * all states stored in state_list are known to be valid, since
3561  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
3562  *
3563  * this function is called when verifier exploring different branches of
3564  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
3565  * more strict register state and more strict stack state then this execution
3566  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
3567  * concluded that more strict state leads to valid finish.
3568  *
3569  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
3570  * and explored stack state is more conservative than the current one.
3571  * Example:
3572  *       explored                   current
3573  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
3574  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
3575  *
3576  * In other words if current stack state (one being explored) has more
3577  * valid slots than old one that already passed validation, it means
3578  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
3579  *
3580  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
3581  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
3582  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
3583  */
3584 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
3585                          struct bpf_verifier_state *old,
3586                          struct bpf_verifier_state *cur)
3587 {
3588         struct idpair *idmap;
3589         bool ret = false;
3590         int i;
3591
3592         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
3593         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
3594         if (!idmap)
3595                 return false;
3596
3597         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
3598                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
3599                         goto out_free;
3600         }
3601
3602         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
3603                 goto out_free;
3604         ret = true;
3605 out_free:
3606         kfree(idmap);
3607         return ret;
3608 }
3609
3610 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
3611  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at a
3612  * jump target (in the first iteration of the propagate_liveness() loop),
3613  * we didn't arrive by the straight-line code, so read marks in state must
3614  * propagate to parent regardless of state's write marks.
3615  */
3616 static bool do_propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3617                                   struct bpf_verifier_state *parent)
3618 {
3619         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
3620         bool touched = false; /* any changes made? */
3621         int i;
3622
3623         if (!parent)
3624                 return touched;
3625         /* Propagate read liveness of registers... */
3626         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
3627         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
3628         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
3629                 if (parent->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3630                         continue;
3631                 if (writes && (state->regs[i].live & REG_LIVE_WRITTEN))
3632                         continue;
3633                 if (state->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
3634                         parent->regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3635                         touched = true;
3636                 }
3637         }
3638         /* ... and stack slots */
3639         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
3640                     i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
3641                 if (parent->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3642                         continue;
3643                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3644                         continue;
3645                 if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
3646                         continue;
3647                 if (writes &&
3648                     (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN))
3649                         continue;
3650                 if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ) {
3651                         parent->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
3652                         touched = true;
3653                 }
3654         }
3655         return touched;
3656 }
3657
3658 /* "parent" is "a state from which we reach the current state", but initially
3659  * it is not the state->parent (i.e. "the state whose straight-line code leads
3660  * to the current state"), instead it is the state that happened to arrive at
3661  * a (prunable) equivalent of the current state.  See comment above
3662  * do_propagate_liveness() for consequences of this.
3663  * This function is just a more efficient way of calling mark_reg_read() or
3664  * mark_stack_slot_read() on each reg in "parent" that is read in "state",
3665  * though it requires that parent != state->parent in the call arguments.
3666  */
3667 static void propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3668                                struct bpf_verifier_state *parent)
3669 {
3670         while (do_propagate_liveness(state, parent)) {
3671                 /* Something changed, so we need to feed those changes onward */
3672                 state = parent;
3673                 parent = state->parent;
3674         }
3675 }
3676
3677 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
3678 {
3679         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
3680         struct bpf_verifier_state_list *sl;
3681         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3682         int i, err;
3683
3684         sl = env->explored_states[insn_idx];
3685         if (!sl)
3686                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
3687                  * be doing state search here
3688                  */
3689                 return 0;
3690
3691         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3692                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
3693                         /* reached equivalent register/stack state,
3694                          * prune the search.
3695                          * Registers read by the continuation are read by us.
3696                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
3697                          * will prevent corresponding reads in the continuation
3698                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
3699                          * own state will get the read marks recorded, but
3700                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
3701                          * this state and will pop a new one.
3702                          */
3703                         propagate_liveness(&sl->state, cur);
3704                         return 1;
3705                 }
3706                 sl = sl->next;
3707         }
3708
3709         /* there were no equivalent states, remember current one.
3710          * technically the current state is not proven to be safe yet,
3711          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
3712          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
3713          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
3714          */
3715         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
3716         if (!new_sl)
3717                 return -ENOMEM;
3718
3719         /* add new state to the head of linked list */
3720         err = copy_verifier_state(&new_sl->state, cur);
3721         if (err) {
3722                 free_verifier_state(&new_sl->state, false);
3723                 kfree(new_sl);
3724                 return err;
3725         }
3726         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
3727         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
3728         /* connect new state to parentage chain */
3729         cur->parent = &new_sl->state;
3730         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
3731          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
3732          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
3733          * their parent and current state never has children yet.  Only
3734          * explored_states can get read marks.)
3735          */
3736         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
3737                 cur->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3738         for (i = 0; i < cur->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++)
3739                 if (cur->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
3740                         cur->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
3741         return 0;
3742 }
3743
3744 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
3745                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
3746 {
3747         if (env->dev_ops && env->dev_ops->insn_hook)
3748                 return env->dev_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3749
3750         return 0;
3751 }
3752
3753 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
3754 {
3755         struct bpf_verifier_state *state;
3756         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3757         struct bpf_reg_state *regs;
3758         int insn_cnt = env->prog->len;
3759         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
3760         int insn_processed = 0;
3761         bool do_print_state = false;
3762
3763         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
3764         if (!state)
3765                 return -ENOMEM;
3766         env->cur_state = state;
3767         init_reg_state(env, state->regs);
3768         state->parent = NULL;
3769         insn_idx = 0;
3770         for (;;) {
3771                 struct bpf_insn *insn;
3772                 u8 class;
3773                 int err;
3774
3775                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
3776                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
3777                                 insn_idx, insn_cnt);
3778                         return -EFAULT;
3779                 }
3780
3781                 insn = &insns[insn_idx];
3782                 class = BPF_CLASS(insn->code);
3783
3784                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
3785                         verbose(env,
3786                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
3787                                 insn_processed);
3788                         return -E2BIG;
3789                 }
3790
3791                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3792                 if (err < 0)
3793                         return err;
3794                 if (err == 1) {
3795                         /* found equivalent state, can prune the search */
3796                         if (env->log.level) {
3797                                 if (do_print_state)
3798                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d: safe\n",
3799                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3800                                 else
3801                                         verbose(env, "%d: safe\n", insn_idx);
3802                         }
3803                         goto process_bpf_exit;
3804                 }
3805
3806                 if (need_resched())
3807                         cond_resched();
3808
3809                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
3810                         if (env->log.level > 1)
3811                                 verbose(env, "%d:", insn_idx);
3812                         else
3813                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d:",
3814                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3815                         print_verifier_state(env, state);
3816                         do_print_state = false;
3817                 }
3818
3819                 if (env->log.level) {
3820                         verbose(env, "%d: ", insn_idx);
3821                         print_bpf_insn(verbose, env, insn,
3822                                        env->allow_ptr_leaks);
3823                 }
3824
3825                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3826                 if (err)
3827                         return err;
3828
3829                 regs = cur_regs(env);
3830                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
3831                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3832                         err = check_alu_op(env, insn);
3833                         if (err)
3834                                 return err;
3835
3836                 } else if (class == BPF_LDX) {
3837                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3838
3839                         /* check for reserved fields is already done */
3840
3841                         /* check src operand */
3842                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3843                         if (err)
3844                                 return err;
3845
3846                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3847                         if (err)
3848                                 return err;
3849
3850                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3851
3852                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3853                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3854                          */
3855                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3856                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3857                                                insn->dst_reg);
3858                         if (err)
3859                                 return err;
3860
3861                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3862
3863                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3864                                 /* saw a valid insn
3865                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3866                                  * save type to validate intersecting paths
3867                                  */
3868                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3869
3870                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3871                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3872                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3873                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3874                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3875                                  * with different pointer types:
3876                                  * src_reg == ctx in one branch and
3877                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3878                                  * Reject it.
3879                                  */
3880                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3881                                 return -EINVAL;
3882                         }
3883
3884                 } else if (class == BPF_STX) {
3885                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3886
3887                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3888                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3889                                 if (err)
3890                                         return err;
3891                                 insn_idx++;
3892                                 continue;
3893                         }
3894
3895                         /* check src1 operand */
3896                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3897                         if (err)
3898                                 return err;
3899                         /* check src2 operand */
3900                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3901                         if (err)
3902                                 return err;
3903
3904                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3905
3906                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3907                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3908                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3909                                                insn->src_reg);
3910                         if (err)
3911                                 return err;
3912
3913                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3914
3915                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3916                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3917                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3918                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3919                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3920                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3921                                 return -EINVAL;
3922                         }
3923
3924                 } else if (class == BPF_ST) {
3925                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3926                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3927                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
3928                                 return -EINVAL;
3929                         }
3930                         /* check src operand */
3931                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3932                         if (err)
3933                                 return err;
3934
3935                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3936                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3937                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3938                                                -1);
3939                         if (err)
3940                                 return err;
3941
3942                 } else if (class == BPF_JMP) {
3943                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3944
3945                         if (opcode == BPF_CALL) {
3946                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3947                                     insn->off != 0 ||
3948                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3949                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3950                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
3951                                         return -EINVAL;
3952                                 }
3953
3954                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3955                                 if (err)
3956                                         return err;
3957
3958                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3959                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3960                                     insn->imm != 0 ||
3961                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3962                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3963                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
3964                                         return -EINVAL;
3965                                 }
3966
3967                                 insn_idx += insn->off + 1;
3968                                 continue;
3969
3970                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
3971                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3972                                     insn->imm != 0 ||
3973                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3974                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3975                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
3976                                         return -EINVAL;
3977                                 }
3978
3979                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
3980                                  * to return the value from eBPF program.
3981                                  * Make sure that it's readable at this time
3982                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
3983                                  * something into it earlier
3984                                  */
3985                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
3986                                 if (err)
3987                                         return err;
3988
3989                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
3990                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
3991                                         return -EACCES;
3992                                 }
3993
3994                                 err = check_return_code(env);
3995                                 if (err)
3996                                         return err;
3997 process_bpf_exit:
3998                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx, &insn_idx);
3999                                 if (err < 0) {
4000                                         if (err != -ENOENT)
4001                                                 return err;
4002                                         break;
4003                                 } else {
4004                                         do_print_state = true;
4005                                         continue;
4006                                 }
4007                         } else {
4008                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
4009                                 if (err)
4010                                         return err;
4011                         }
4012                 } else if (class == BPF_LD) {
4013                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
4014
4015                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
4016                                 err = check_ld_abs(env, insn);
4017                                 if (err)
4018                                         return err;
4019
4020                         } else if (mode == BPF_IMM) {
4021                                 err = check_ld_imm(env, insn);
4022                                 if (err)
4023                                         return err;
4024
4025                                 insn_idx++;
4026                                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
4027                         } else {
4028                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
4029                                 return -EINVAL;
4030                         }
4031                 } else {
4032                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
4033                         return -EINVAL;
4034                 }
4035
4036                 insn_idx++;
4037         }
4038
4039         verbose(env, "processed %d insns, stack depth %d\n", insn_processed,
4040                 env->prog->aux->stack_depth);
4041         return 0;
4042 }
4043
4044 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
4045 {
4046         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
4047                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
4048                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
4049                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
4050 }
4051
4052 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
4053                                         struct bpf_map *map,
4054                                         struct bpf_prog *prog)
4055
4056 {
4057         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
4058          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
4059          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
4060          * triggered.
4061          */
4062         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
4063                 if (!check_map_prealloc(map)) {
4064                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
4065                         return -EINVAL;
4066                 }
4067                 if (map->inner_map_meta &&
4068                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
4069                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
4070                         return -EINVAL;
4071                 }
4072         }
4073         return 0;
4074 }
4075
4076 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
4077  * replace them with actual map pointers
4078  */
4079 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
4080 {
4081         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4082         int insn_cnt = env->prog->len;
4083         int i, j, err;
4084
4085         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
4086         if (err)
4087                 return err;
4088
4089         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4090                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
4091                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
4092                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
4093                         return -EINVAL;
4094                 }
4095
4096                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
4097                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
4098                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
4099                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
4100                         return -EINVAL;
4101                 }
4102
4103                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
4104                         struct bpf_map *map;
4105                         struct fd f;
4106
4107                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
4108                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
4109                             insn[1].off != 0) {
4110                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
4111                                 return -EINVAL;
4112                         }
4113
4114                         if (insn->src_reg == 0)
4115                                 /* valid generic load 64-bit imm */
4116                                 goto next_insn;
4117
4118                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
4119                                 verbose(env,
4120                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
4121                                 return -EINVAL;
4122                         }
4123
4124                         f = fdget(insn->imm);
4125                         map = __bpf_map_get(f);
4126                         if (IS_ERR(map)) {
4127                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
4128                                         insn->imm);
4129                                 return PTR_ERR(map);
4130                         }
4131
4132                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
4133                         if (err) {
4134                                 fdput(f);
4135                                 return err;
4136                         }
4137
4138                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4139                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
4140                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
4141
4142                         /* check whether we recorded this map already */
4143                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
4144                                 if (env->used_maps[j] == map) {
4145                                         fdput(f);
4146                                         goto next_insn;
4147                                 }
4148
4149                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
4150                                 fdput(f);
4151                                 return -E2BIG;
4152                         }
4153
4154                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
4155                          * the map will be released by release_maps() or it
4156                          * will be used by the valid program until it's unloaded
4157                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
4158                          */
4159                         map = bpf_map_inc(map, false);
4160                         if (IS_ERR(map)) {
4161                                 fdput(f);
4162                                 return PTR_ERR(map);
4163                         }
4164                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
4165
4166                         fdput(f);
4167 next_insn:
4168                         insn++;
4169                         i++;
4170                 }
4171         }
4172
4173         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
4174          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
4175          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
4176          */
4177         return 0;
4178 }
4179
4180 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
4181 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
4182 {
4183         int i;
4184
4185         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
4186                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
4187 }
4188
4189 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
4190 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
4191 {
4192         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4193         int insn_cnt = env->prog->len;
4194         int i;
4195
4196         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
4197                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
4198                         insn->src_reg = 0;
4199 }
4200
4201 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
4202  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
4203  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
4204  */
4205 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
4206                                 u32 off, u32 cnt)
4207 {
4208         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
4209         int i;
4210
4211         if (cnt == 1)
4212                 return 0;
4213         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
4214         if (!new_data)
4215                 return -ENOMEM;
4216         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
4217         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
4218                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
4219         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
4220                 new_data[i].seen = true;
4221         env->insn_aux_data = new_data;
4222         vfree(old_data);
4223         return 0;
4224 }
4225
4226 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
4227                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
4228 {
4229         struct bpf_prog *new_prog;
4230
4231         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
4232         if (!new_prog)
4233                 return NULL;
4234         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
4235                 return NULL;
4236         return new_prog;
4237 }
4238
4239 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not explore
4240  * branches that are dead at run time. Malicious programs can have dead code
4241  * too. Therefore replace all dead at-run-time code with nops.
4242  */
4243 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
4244 {
4245         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
4246         struct bpf_insn nop = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_0);
4247         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4248         const int insn_cnt = env->prog->len;
4249         int i;
4250
4251         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
4252                 if (aux_data[i].seen)
4253                         continue;
4254                 memcpy(insn + i, &nop, sizeof(nop));
4255         }
4256 }
4257
4258 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
4259  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
4260  */
4261 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
4262 {
4263         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
4264         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
4265         const int insn_cnt = env->prog->len;
4266         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
4267         struct bpf_prog *new_prog;
4268         enum bpf_access_type type;
4269         bool is_narrower_load;
4270         u32 target_size;
4271
4272         if (ops->gen_prologue) {
4273                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
4274                                         env->prog);
4275                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4276                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4277                         return -EINVAL;
4278                 } else if (cnt) {
4279                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
4280                         if (!new_prog)
4281                                 return -ENOMEM;
4282
4283                         env->prog = new_prog;
4284                         delta += cnt - 1;
4285                 }
4286         }
4287
4288         if (!ops->convert_ctx_access)
4289                 return 0;
4290
4291         insn = env->prog->insnsi + delta;
4292
4293         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4294                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4295                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4296                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4297                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
4298                         type = BPF_READ;
4299                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4300                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4301                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4302                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
4303                         type = BPF_WRITE;
4304                 else
4305                         continue;
4306
4307                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
4308                         continue;
4309
4310                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
4311                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
4312
4313                 /* If the read access is a narrower load of the field,
4314                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
4315                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
4316                  * we will apply proper mask to the result.
4317                  */
4318                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
4319                 if (is_narrower_load) {
4320                         u32 off = insn->off;
4321                         u8 size_code;
4322
4323                         if (type == BPF_WRITE) {
4324                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
4325                                 return -EINVAL;
4326                         }
4327
4328                         size_code = BPF_H;
4329                         if (ctx_field_size == 4)
4330                                 size_code = BPF_W;
4331                         else if (ctx_field_size == 8)
4332                                 size_code = BPF_DW;
4333
4334                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
4335                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
4336                 }
4337
4338                 target_size = 0;
4339                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
4340                                               &target_size);
4341                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
4342                     (ctx_field_size && !target_size)) {
4343                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4344                         return -EINVAL;
4345                 }
4346
4347                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
4348                         if (ctx_field_size <= 4)
4349                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4350                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4351                         else
4352                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4353                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4354                 }
4355
4356                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4357                 if (!new_prog)
4358                         return -ENOMEM;
4359
4360                 delta += cnt - 1;
4361
4362                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4363                 env->prog = new_prog;
4364                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4365         }
4366
4367         return 0;
4368 }
4369
4370 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
4371  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
4372  *
4373  * this function is called after eBPF program passed verification
4374  */
4375 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
4376 {
4377         struct bpf_prog *prog = env->prog;
4378         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
4379         const struct bpf_func_proto *fn;
4380         const int insn_cnt = prog->len;
4381         struct bpf_insn insn_buf[16];
4382         struct bpf_prog *new_prog;
4383         struct bpf_map *map_ptr;
4384         int i, cnt, delta = 0;
4385
4386         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4387                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
4388                         continue;
4389
4390                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
4391                         prog->dst_needed = 1;
4392                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
4393                         bpf_user_rnd_init_once();
4394                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
4395                         /* If we tail call into other programs, we
4396                          * cannot make any assumptions since they can
4397                          * be replaced dynamically during runtime in
4398                          * the program array.
4399                          */
4400                         prog->cb_access = 1;
4401                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
4402
4403                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
4404                          * conditional branch in the interpeter for every normal
4405                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
4406                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
4407                          */
4408                         insn->imm = 0;
4409                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
4410                         continue;
4411                 }
4412
4413                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
4414                  * handlers are currently limited to 64 bit only.
4415                  */
4416                 if (ebpf_jit_enabled() && BITS_PER_LONG == 64 &&
4417                     insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
4418                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4419                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
4420                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
4421                                 goto patch_call_imm;
4422
4423                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
4424                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4425                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4426                                 return -EINVAL;
4427                         }
4428
4429                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
4430                                                        cnt);
4431                         if (!new_prog)
4432                                 return -ENOMEM;
4433
4434                         delta += cnt - 1;
4435
4436                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4437                         env->prog = prog = new_prog;
4438                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4439                         continue;
4440                 }
4441
4442                 if (insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map) {
4443                         /* Note, we cannot use prog directly as imm as subsequent
4444                          * rewrites would still change the prog pointer. The only
4445                          * stable address we can use is aux, which also works with
4446                          * prog clones during blinding.
4447                          */
4448                         u64 addr = (unsigned long)prog->aux;
4449                         struct bpf_insn r4_ld[] = {
4450                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_4, addr),
4451                                 *insn,
4452                         };
4453                         cnt = ARRAY_SIZE(r4_ld);
4454
4455                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, r4_ld, cnt);
4456                         if (!new_prog)
4457                                 return -ENOMEM;
4458
4459                         delta    += cnt - 1;
4460                         env->prog = prog = new_prog;
4461                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4462                 }
4463 patch_call_imm:
4464                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm);
4465                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
4466                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
4467                  */
4468                 if (!fn->func) {
4469                         verbose(env,
4470                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4471                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
4472                         return -EFAULT;
4473                 }
4474                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
4475         }
4476
4477         return 0;
4478 }
4479
4480 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
4481 {
4482         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
4483         int i;
4484
4485         if (!env->explored_states)
4486                 return;
4487
4488         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
4489                 sl = env->explored_states[i];
4490
4491                 if (sl)
4492                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4493                                 sln = sl->next;
4494                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
4495                                 kfree(sl);
4496                                 sl = sln;
4497                         }
4498         }
4499
4500         kfree(env->explored_states);
4501 }
4502
4503 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
4504 {
4505         struct bpf_verifier_env *env;
4506         struct bpf_verifer_log *log;
4507         int ret = -EINVAL;
4508
4509         /* no program is valid */
4510         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
4511                 return -EINVAL;
4512
4513         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
4514          * allocate/free it every time bpf_check() is called
4515          */
4516         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4517         if (!env)
4518                 return -ENOMEM;
4519         log = &env->log;
4520
4521         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4522                                      (*prog)->len);
4523         ret = -ENOMEM;
4524         if (!env->insn_aux_data)
4525                 goto err_free_env;
4526         env->prog = *prog;
4527         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
4528
4529         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4530         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4531
4532         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
4533                 /* user requested verbose verifier output
4534                  * and supplied buffer to store the verification trace
4535                  */
4536                 log->level = attr->log_level;
4537                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
4538                 log->len_total = attr->log_size;
4539
4540                 ret = -EINVAL;
4541                 /* log attributes have to be sane */
4542                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
4543                     !log->level || !log->ubuf)
4544                         goto err_unlock;
4545         }
4546
4547         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
4548         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4549                 env->strict_alignment = true;
4550
4551         if (env->prog->aux->offload) {
4552                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env);
4553                 if (ret)
4554                         goto err_unlock;
4555         }
4556
4557         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
4558         if (ret < 0)
4559                 goto skip_full_check;
4560
4561         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4562                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4563                                        GFP_USER);
4564         ret = -ENOMEM;
4565         if (!env->explored_states)
4566                 goto skip_full_check;
4567
4568         ret = check_cfg(env);
4569         if (ret < 0)
4570                 goto skip_full_check;
4571
4572         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4573
4574         ret = do_check(env);
4575         if (env->cur_state) {
4576                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
4577                 env->cur_state = NULL;
4578         }
4579
4580 skip_full_check:
4581         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
4582         free_states(env);
4583
4584         if (ret == 0)
4585                 sanitize_dead_code(env);
4586
4587         if (ret == 0)
4588                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
4589                 ret = convert_ctx_accesses(env);
4590
4591         if (ret == 0)
4592                 ret = fixup_bpf_calls(env);
4593
4594         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
4595                 ret = -ENOSPC;
4596         if (log->level && !log->ubuf) {
4597                 ret = -EFAULT;
4598                 goto err_release_maps;
4599         }
4600
4601         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
4602                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
4603                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
4604                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
4605                                                           GFP_KERNEL);
4606
4607                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
4608                         ret = -ENOMEM;
4609                         goto err_release_maps;
4610                 }
4611
4612                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
4613                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
4614                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
4615
4616                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
4617                  * bpf_ld_imm64 instructions
4618                  */
4619                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
4620         }
4621
4622 err_release_maps:
4623         if (!env->prog->aux->used_maps)
4624                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
4625                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
4626                  */
4627                 release_maps(env);
4628         *prog = env->prog;
4629 err_unlock:
4630         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4631         vfree(env->insn_aux_data);
4632 err_free_env:
4633         kfree(env);
4634         return ret;
4635 }