Merge branch 'linux-4.15' of git://github.com/skeggsb/linux into drm-fixes
[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                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
1063                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
1064                  * aligned.
1065                  */
1066                 strict = true;
1067                 break;
1068         default:
1069                 break;
1070         }
1071         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1072                                            strict);
1073 }
1074
1075 /* truncate register to smaller size (in bytes)
1076  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
1077  */
1078 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
1079 {
1080         u64 mask;
1081
1082         /* clear high bits in bit representation */
1083         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
1084
1085         /* fix arithmetic bounds */
1086         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
1087         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
1088                 reg->umin_value &= mask;
1089                 reg->umax_value &= mask;
1090         } else {
1091                 reg->umin_value = 0;
1092                 reg->umax_value = mask;
1093         }
1094         reg->smin_value = reg->umin_value;
1095         reg->smax_value = reg->umax_value;
1096 }
1097
1098 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1099  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1100  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1101  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1102  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1103  */
1104 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
1105                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1106                             int value_regno)
1107 {
1108         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1109         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1110         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1111         int size, err = 0;
1112
1113         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1114         if (size < 0)
1115                 return size;
1116
1117         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1118         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
1119         if (err)
1120                 return err;
1121
1122         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1123         off += reg->off;
1124
1125         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1126                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1127                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1128                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1129                         return -EACCES;
1130                 }
1131
1132                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
1133                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1134                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1135
1136         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1137                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1138
1139                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1140                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1141                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1142                         return -EACCES;
1143                 }
1144                 /* ctx accesses must be at a fixed offset, so that we can
1145                  * determine what type of data were returned.
1146                  */
1147                 if (reg->off) {
1148                         verbose(env,
1149                                 "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d+%d, ctx+const is allowed, ctx+const+const is not\n",
1150                                 regno, reg->off, off - reg->off);
1151                         return -EACCES;
1152                 }
1153                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1154                         char tn_buf[48];
1155
1156                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1157                         verbose(env,
1158                                 "variable ctx access var_off=%s off=%d size=%d",
1159                                 tn_buf, off, size);
1160                         return -EACCES;
1161                 }
1162                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1163                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1164                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1165                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
1166                          * case, we know the offset is zero.
1167                          */
1168                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1169                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1170                         else
1171                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
1172                                                     value_regno);
1173                         regs[value_regno].id = 0;
1174                         regs[value_regno].off = 0;
1175                         regs[value_regno].range = 0;
1176                         regs[value_regno].type = reg_type;
1177                 }
1178
1179         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1180                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1181                  * determine what type of data were returned.
1182                  * See check_stack_read().
1183                  */
1184                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1185                         char tn_buf[48];
1186
1187                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1188                         verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1189                                 tn_buf, off, size);
1190                         return -EACCES;
1191                 }
1192                 off += reg->var_off.value;
1193                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1194                         verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off,
1195                                 size);
1196                         return -EACCES;
1197                 }
1198
1199                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1200                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
1201
1202                 if (t == BPF_WRITE)
1203                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
1204                                                 value_regno);
1205                 else
1206                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
1207                                                value_regno);
1208         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
1209                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1210                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
1211                         return -EACCES;
1212                 }
1213                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1214                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1215                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
1216                                 value_regno);
1217                         return -EACCES;
1218                 }
1219                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
1220                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1221                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1222         } else {
1223                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
1224                         reg_type_str[reg->type]);
1225                 return -EACCES;
1226         }
1227
1228         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1229             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1230                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1231                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
1232         }
1233         return err;
1234 }
1235
1236 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1237 {
1238         int err;
1239
1240         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1241             insn->imm != 0) {
1242                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
1243                 return -EINVAL;
1244         }
1245
1246         /* check src1 operand */
1247         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1248         if (err)
1249                 return err;
1250
1251         /* check src2 operand */
1252         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1253         if (err)
1254                 return err;
1255
1256         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1257                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1258                 return -EACCES;
1259         }
1260
1261         /* check whether atomic_add can read the memory */
1262         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1263                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1264         if (err)
1265                 return err;
1266
1267         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1268         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1269                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1270 }
1271
1272 /* Does this register contain a constant zero? */
1273 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state reg)
1274 {
1275         return reg.type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg.var_off, 0);
1276 }
1277
1278 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1279  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1280  * and all elements of stack are initialized.
1281  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1282  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1283  */
1284 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1285                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1286                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1287 {
1288         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1289         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1290         int off, i, slot, spi;
1291
1292         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1293                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
1294                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1295                     register_is_null(regs[regno]))
1296                         return 0;
1297
1298                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1299                         reg_type_str[regs[regno].type],
1300                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1301                 return -EACCES;
1302         }
1303
1304         /* Only allow fixed-offset stack reads */
1305         if (!tnum_is_const(regs[regno].var_off)) {
1306                 char tn_buf[48];
1307
1308                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), regs[regno].var_off);
1309                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
1310                         regno, tn_buf);
1311                 return -EACCES;
1312         }
1313         off = regs[regno].off + regs[regno].var_off.value;
1314         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1315             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
1316                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1317                         regno, off, access_size);
1318                 return -EACCES;
1319         }
1320
1321         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1322                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1323
1324         if (meta && meta->raw_mode) {
1325                 meta->access_size = access_size;
1326                 meta->regno = regno;
1327                 return 0;
1328         }
1329
1330         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1331                 slot = -(off + i) - 1;
1332                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1333                 if (state->allocated_stack <= slot ||
1334                     state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE] !=
1335                         STACK_MISC) {
1336                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1337                                 off, i, access_size);
1338                         return -EACCES;
1339                 }
1340         }
1341         return 0;
1342 }
1343
1344 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1345                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1346                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1347 {
1348         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1349
1350         switch (reg->type) {
1351         case PTR_TO_PACKET:
1352         case PTR_TO_PACKET_META:
1353                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
1354                                            zero_size_allowed);
1355         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1356                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
1357                                         zero_size_allowed);
1358         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
1359                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1360                                             zero_size_allowed, meta);
1361         }
1362 }
1363
1364 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1365                           enum bpf_arg_type arg_type,
1366                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1367 {
1368         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1369         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1370         int err = 0;
1371
1372         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1373                 return 0;
1374
1375         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
1376         if (err)
1377                 return err;
1378
1379         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1380                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1381                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
1382                                 regno);
1383                         return -EACCES;
1384                 }
1385                 return 0;
1386         }
1387
1388         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
1389             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1390                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
1391                 return -EACCES;
1392         }
1393
1394         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1395             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1396                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1397                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1398                     type != expected_type)
1399                         goto err_type;
1400         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1401                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1402                 expected_type = SCALAR_VALUE;
1403                 if (type != expected_type)
1404                         goto err_type;
1405         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1406                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1407                 if (type != expected_type)
1408                         goto err_type;
1409         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1410                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1411                 if (type != expected_type)
1412                         goto err_type;
1413         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1414                    arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
1415                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1416                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1417                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1418                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
1419                  * happens during stack boundary checking.
1420                  */
1421                 if (register_is_null(*reg) &&
1422                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
1423                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1424                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1425                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1426                          type != expected_type)
1427                         goto err_type;
1428                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1429         } else {
1430                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1431                 return -EFAULT;
1432         }
1433
1434         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1435                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1436                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1437         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1438                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1439                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1440                  * stack limits and initialized
1441                  */
1442                 if (!meta->map_ptr) {
1443                         /* in function declaration map_ptr must come before
1444                          * map_key, so that it's verified and known before
1445                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1446                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1447                          */
1448                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
1449                         return -EACCES;
1450                 }
1451                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1452                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1453                                                   meta->map_ptr->key_size,
1454                                                   false);
1455                 else
1456                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1457                                                    meta->map_ptr->key_size,
1458                                                    false, NULL);
1459         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1460                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1461                  * check [value, value + map->value_size) validity
1462                  */
1463                 if (!meta->map_ptr) {
1464                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1465                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
1466                         return -EACCES;
1467                 }
1468                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1469                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1470                                                   meta->map_ptr->value_size,
1471                                                   false);
1472                 else
1473                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1474                                                    meta->map_ptr->value_size,
1475                                                    false, NULL);
1476         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1477                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1478                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1479
1480                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1481                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1482                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1483                  */
1484                 if (regno == 0) {
1485                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1486                         verbose(env,
1487                                 "ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1488                         return -EACCES;
1489                 }
1490
1491                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
1492                  * happens using its boundaries.
1493                  */
1494
1495                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
1496                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1497                          * mode so that the program is required to
1498                          * initialize all the memory that the helper could
1499                          * just partially fill up.
1500                          */
1501                         meta = NULL;
1502
1503                 if (reg->smin_value < 0) {
1504                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1505                                 regno);
1506                         return -EACCES;
1507                 }
1508
1509                 if (reg->umin_value == 0) {
1510                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1511                                                       zero_size_allowed,
1512                                                       meta);
1513                         if (err)
1514                                 return err;
1515                 }
1516
1517                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
1518                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1519                                 regno);
1520                         return -EACCES;
1521                 }
1522                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1523                                               reg->umax_value,
1524                                               zero_size_allowed, meta);
1525         }
1526
1527         return err;
1528 err_type:
1529         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1530                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1531         return -EACCES;
1532 }
1533
1534 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
1535                                         struct bpf_map *map, int func_id)
1536 {
1537         if (!map)
1538                 return 0;
1539
1540         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1541         switch (map->map_type) {
1542         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1543                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1544                         goto error;
1545                 break;
1546         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1547                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1548                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
1549                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
1550                         goto error;
1551                 break;
1552         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1553                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1554                         goto error;
1555                 break;
1556         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1557                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1558                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1559                         goto error;
1560                 break;
1561         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
1562          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
1563          * for now.
1564          */
1565         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
1566                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1567                         goto error;
1568                 break;
1569         /* Restrict bpf side of cpumap, open when use-cases appear */
1570         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
1571                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1572                         goto error;
1573                 break;
1574         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1575         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1576                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1577                         goto error;
1578                 break;
1579         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
1580                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
1581                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
1582                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem)
1583                         goto error;
1584                 break;
1585         default:
1586                 break;
1587         }
1588
1589         /* ... and second from the function itself. */
1590         switch (func_id) {
1591         case BPF_FUNC_tail_call:
1592                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1593                         goto error;
1594                 break;
1595         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1596         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1597         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
1598                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1599                         goto error;
1600                 break;
1601         case BPF_FUNC_get_stackid:
1602                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1603                         goto error;
1604                 break;
1605         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1606         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1607                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1608                         goto error;
1609                 break;
1610         case BPF_FUNC_redirect_map:
1611                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
1612                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP)
1613                         goto error;
1614                 break;
1615         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
1616                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1617                         goto error;
1618                 break;
1619         case BPF_FUNC_sock_map_update:
1620                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1621                         goto error;
1622                 break;
1623         default:
1624                 break;
1625         }
1626
1627         return 0;
1628 error:
1629         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1630                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1631         return -EINVAL;
1632 }
1633
1634 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1635 {
1636         int count = 0;
1637
1638         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1639                 count++;
1640         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1641                 count++;
1642         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1643                 count++;
1644         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1645                 count++;
1646         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1647                 count++;
1648
1649         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1650 }
1651
1652 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
1653  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
1654  */
1655 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1656 {
1657         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1658         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1659         int i;
1660
1661         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1662                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
1663                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
1664
1665         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
1666                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1667                         continue;
1668                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
1669                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
1670                         __mark_reg_unknown(reg);
1671         }
1672 }
1673
1674 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1675 {
1676         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1677         struct bpf_reg_state *regs;
1678         struct bpf_call_arg_meta meta;
1679         bool changes_data;
1680         int i, err;
1681
1682         /* find function prototype */
1683         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1684                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1685                         func_id);
1686                 return -EINVAL;
1687         }
1688
1689         if (env->ops->get_func_proto)
1690                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id);
1691
1692         if (!fn) {
1693                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1694                         func_id);
1695                 return -EINVAL;
1696         }
1697
1698         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1699         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1700                 verbose(env, "cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1701                 return -EINVAL;
1702         }
1703
1704         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
1705         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1706         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
1707                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
1708                         func_id_name(func_id), func_id);
1709                 return -EINVAL;
1710         }
1711
1712         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1713         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1714
1715         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1716          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1717          */
1718         err = check_raw_mode(fn);
1719         if (err) {
1720                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1721                         func_id_name(func_id), func_id);
1722                 return err;
1723         }
1724
1725         /* check args */
1726         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1727         if (err)
1728                 return err;
1729         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1730         if (err)
1731                 return err;
1732         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
1733                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1734                         verbose(env, "verifier bug\n");
1735                         return -EINVAL;
1736                 }
1737                 env->insn_aux_data[insn_idx].map_ptr = meta.map_ptr;
1738         }
1739         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1740         if (err)
1741                 return err;
1742         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1743         if (err)
1744                 return err;
1745         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1746         if (err)
1747                 return err;
1748
1749         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1750          * is inferred from register state.
1751          */
1752         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1753                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1754                 if (err)
1755                         return err;
1756         }
1757
1758         regs = cur_regs(env);
1759         /* reset caller saved regs */
1760         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1761                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
1762                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
1763         }
1764
1765         /* update return register (already marked as written above) */
1766         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1767                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
1768                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
1769         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1770                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1771         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1772                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1773
1774                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1775                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
1776                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
1777                 regs[BPF_REG_0].off = 0;
1778                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1779                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1780                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1781                  */
1782                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1783                         verbose(env,
1784                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1785                         return -EINVAL;
1786                 }
1787                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1788                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1789                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1790                 if (!insn_aux->map_ptr)
1791                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1792                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1793                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1794         } else {
1795                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
1796                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1797                 return -EINVAL;
1798         }
1799
1800         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
1801         if (err)
1802                 return err;
1803
1804         if (changes_data)
1805                 clear_all_pkt_pointers(env);
1806         return 0;
1807 }
1808
1809 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
1810 {
1811         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
1812         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
1813
1814         if (b < 0)
1815                 return res > a;
1816         return res < a;
1817 }
1818
1819 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
1820 {
1821         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
1822         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
1823
1824         if (b < 0)
1825                 return res < a;
1826         return res > a;
1827 }
1828
1829 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
1830                                   const struct bpf_reg_state *reg,
1831                                   enum bpf_reg_type type)
1832 {
1833         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
1834         s64 val = reg->var_off.value;
1835         s64 smin = reg->smin_value;
1836
1837         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
1838                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
1839                         reg_type_str[type], val);
1840                 return false;
1841         }
1842
1843         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
1844                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
1845                         reg_type_str[type], reg->off);
1846                 return false;
1847         }
1848
1849         if (smin == S64_MIN) {
1850                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
1851                         reg_type_str[type]);
1852                 return false;
1853         }
1854
1855         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
1856                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
1857                         smin, reg_type_str[type]);
1858                 return false;
1859         }
1860
1861         return true;
1862 }
1863
1864 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
1865  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
1866  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
1867  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
1868  */
1869 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1870                                    struct bpf_insn *insn,
1871                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
1872                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
1873 {
1874         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg;
1875         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
1876         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
1877             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
1878         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
1879             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
1880         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1881         u32 dst = insn->dst_reg;
1882
1883         dst_reg = &regs[dst];
1884
1885         if (WARN_ON_ONCE(known && (smin_val != smax_val))) {
1886                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1887                 verbose(env,
1888                         "verifier internal error: known but bad sbounds\n");
1889                 return -EINVAL;
1890         }
1891         if (WARN_ON_ONCE(known && (umin_val != umax_val))) {
1892                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1893                 verbose(env,
1894                         "verifier internal error: known but bad ubounds\n");
1895                 return -EINVAL;
1896         }
1897
1898         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1899                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
1900                 verbose(env,
1901                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
1902                         dst);
1903                 return -EACCES;
1904         }
1905
1906         if (ptr_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1907                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL prohibited, null-check it first\n",
1908                         dst);
1909                 return -EACCES;
1910         }
1911         if (ptr_reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
1912                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on CONST_PTR_TO_MAP prohibited\n",
1913                         dst);
1914                 return -EACCES;
1915         }
1916         if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
1917                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_PACKET_END prohibited\n",
1918                         dst);
1919                 return -EACCES;
1920         }
1921
1922         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
1923          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
1924          */
1925         dst_reg->type = ptr_reg->type;
1926         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1927
1928         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
1929             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
1930                 return -EINVAL;
1931
1932         switch (opcode) {
1933         case BPF_ADD:
1934                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
1935                  * the s32 'off' field
1936                  */
1937                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
1938                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
1939                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
1940                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1941                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1942                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1943                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1944                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1945                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
1946                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1947                         break;
1948                 }
1949                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
1950                  * == 0, since it's a scalar.
1951                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
1952                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
1953                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
1954                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
1955                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
1956                  * from ptr_reg.
1957                  */
1958                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
1959                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
1960                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1961                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1962                 } else {
1963                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
1964                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
1965                 }
1966                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
1967                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
1968                         dst_reg->umin_value = 0;
1969                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1970                 } else {
1971                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
1972                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
1973                 }
1974                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1975                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1976                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1977                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1978                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1979                         dst_reg->range = 0;
1980                 }
1981                 break;
1982         case BPF_SUB:
1983                 if (dst_reg == off_reg) {
1984                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
1985                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
1986                                 dst);
1987                         return -EACCES;
1988                 }
1989                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
1990                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
1991                  * be able to deal with it.
1992                  */
1993                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
1994                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
1995                                 dst);
1996                         return -EACCES;
1997                 }
1998                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
1999                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
2000                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
2001                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
2002                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
2003                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
2004                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
2005                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
2006                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
2007                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
2008                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
2009                         break;
2010                 }
2011                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
2012                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
2013                  */
2014                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
2015                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
2016                         /* Overflow possible, we know nothing */
2017                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2018                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2019                 } else {
2020                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
2021                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
2022                 }
2023                 if (umin_ptr < umax_val) {
2024                         /* Overflow possible, we know nothing */
2025                         dst_reg->umin_value = 0;
2026                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2027                 } else {
2028                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2029                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
2030                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
2031                 }
2032                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
2033                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
2034                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
2035                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
2036                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
2037                         if (smin_val < 0)
2038                                 dst_reg->range = 0;
2039                 }
2040                 break;
2041         case BPF_AND:
2042         case BPF_OR:
2043         case BPF_XOR:
2044                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
2045                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
2046                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2047                 return -EACCES;
2048         default:
2049                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
2050                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
2051                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2052                 return -EACCES;
2053         }
2054
2055         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
2056                 return -EINVAL;
2057
2058         __update_reg_bounds(dst_reg);
2059         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2060         __reg_bound_offset(dst_reg);
2061         return 0;
2062 }
2063
2064 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
2065  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
2066  * need extra checks in the 32-bit case.
2067  */
2068 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2069                                       struct bpf_insn *insn,
2070                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
2071                                       struct bpf_reg_state src_reg)
2072 {
2073         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2074         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2075         bool src_known, dst_known;
2076         s64 smin_val, smax_val;
2077         u64 umin_val, umax_val;
2078         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
2079
2080         smin_val = src_reg.smin_value;
2081         smax_val = src_reg.smax_value;
2082         umin_val = src_reg.umin_value;
2083         umax_val = src_reg.umax_value;
2084         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
2085         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
2086
2087         if (!src_known &&
2088             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
2089                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2090                 return 0;
2091         }
2092
2093         switch (opcode) {
2094         case BPF_ADD:
2095                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
2096                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
2097                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2098                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2099                 } else {
2100                         dst_reg->smin_value += smin_val;
2101                         dst_reg->smax_value += smax_val;
2102                 }
2103                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
2104                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
2105                         dst_reg->umin_value = 0;
2106                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2107                 } else {
2108                         dst_reg->umin_value += umin_val;
2109                         dst_reg->umax_value += umax_val;
2110                 }
2111                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2112                 break;
2113         case BPF_SUB:
2114                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
2115                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
2116                         /* Overflow possible, we know nothing */
2117                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2118                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2119                 } else {
2120                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
2121                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
2122                 }
2123                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
2124                         /* Overflow possible, we know nothing */
2125                         dst_reg->umin_value = 0;
2126                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2127                 } else {
2128                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2129                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
2130                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
2131                 }
2132                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2133                 break;
2134         case BPF_MUL:
2135                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2136                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
2137                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
2138                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2139                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2140                         break;
2141                 }
2142                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
2143                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
2144                  */
2145                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
2146                         /* Potential overflow, we know nothing */
2147                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2148                         /* (except what we can learn from the var_off) */
2149                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2150                         break;
2151                 }
2152                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
2153                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
2154                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
2155                         /* Overflow possible, we know nothing */
2156                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2157                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2158                 } else {
2159                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2160                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2161                 }
2162                 break;
2163         case BPF_AND:
2164                 if (src_known && dst_known) {
2165                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
2166                                                   src_reg.var_off.value);
2167                         break;
2168                 }
2169                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
2170                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
2171                  */
2172                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2173                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
2174                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
2175                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2176                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
2177                          * ain't nobody got time for that.
2178                          */
2179                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2180                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2181                 } else {
2182                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
2183                          * cast result into s64.
2184                          */
2185                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2186                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2187                 }
2188                 /* We may learn something more from the var_off */
2189                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2190                 break;
2191         case BPF_OR:
2192                 if (src_known && dst_known) {
2193                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
2194                                                   src_reg.var_off.value);
2195                         break;
2196                 }
2197                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
2198                  * maximum of the operands' minima
2199                  */
2200                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2201                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
2202                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
2203                                       dst_reg->var_off.mask;
2204                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2205                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
2206                          * ain't nobody got time for that.
2207                          */
2208                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2209                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2210                 } else {
2211                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
2212                          * cast result into s64.
2213                          */
2214                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2215                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2216                 }
2217                 /* We may learn something more from the var_off */
2218                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2219                 break;
2220         case BPF_LSH:
2221                 if (umax_val >= insn_bitness) {
2222                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
2223                          * This includes shifts by a negative number.
2224                          */
2225                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2226                         break;
2227                 }
2228                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
2229                  * up from var_off)
2230                  */
2231                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2232                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2233                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
2234                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
2235                         dst_reg->umin_value = 0;
2236                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2237                 } else {
2238                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
2239                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
2240                 }
2241                 if (src_known)
2242                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
2243                 else
2244                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(tnum_unknown, umin_val);
2245                 /* We may learn something more from the var_off */
2246                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2247                 break;
2248         case BPF_RSH:
2249                 if (umax_val >= insn_bitness) {
2250                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
2251                          * This includes shifts by a negative number.
2252                          */
2253                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2254                         break;
2255                 }
2256                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
2257                  * be negative, then either:
2258                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
2259                  *    unknown, so we lose our signed bounds
2260                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
2261                  *    signed bounds
2262                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
2263                  *    about the result
2264                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
2265                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
2266                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
2267                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
2268                  * var_off of the result.
2269                  */
2270                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2271                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2272                 if (src_known)
2273                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off,
2274                                                        umin_val);
2275                 else
2276                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(tnum_unknown, umin_val);
2277                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
2278                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
2279                 /* We may learn something more from the var_off */
2280                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2281                 break;
2282         default:
2283                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2284                 break;
2285         }
2286
2287         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2288                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
2289                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
2290                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
2291         }
2292
2293         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2294         __reg_bound_offset(dst_reg);
2295         return 0;
2296 }
2297
2298 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
2299  * and var_off.
2300  */
2301 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2302                                    struct bpf_insn *insn)
2303 {
2304         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg, *src_reg;
2305         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
2306         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2307
2308         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2309         src_reg = NULL;
2310         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
2311                 ptr_reg = dst_reg;
2312         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2313                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
2314                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2315                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2316                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
2317                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
2318                                  * pointer subtraction
2319                                  */
2320                                 if (opcode == BPF_SUB){
2321                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2322                                         return 0;
2323                                 }
2324                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
2325                                         insn->dst_reg,
2326                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2327                                 return -EACCES;
2328                         } else {
2329                                 /* scalar += pointer
2330                                  * This is legal, but we have to reverse our
2331                                  * src/dest handling in computing the range
2332                                  */
2333                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2334                                                                src_reg, dst_reg);
2335                         }
2336                 } else if (ptr_reg) {
2337                         /* pointer += scalar */
2338                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2339                                                        dst_reg, src_reg);
2340                 }
2341         } else {
2342                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
2343                  * need to be able to read from this state.
2344                  */
2345                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
2346                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
2347                 src_reg = &off_reg;
2348                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
2349                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2350                                                        ptr_reg, src_reg);
2351         }
2352
2353         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
2354         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
2355                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2356                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
2357                 return -EINVAL;
2358         }
2359         if (WARN_ON(!src_reg)) {
2360                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2361                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
2362                 return -EINVAL;
2363         }
2364         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
2365 }
2366
2367 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
2368 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2369 {
2370         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2371         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2372         int err;
2373
2374         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
2375                 if (opcode == BPF_NEG) {
2376                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
2377                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2378                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
2379                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
2380                                 return -EINVAL;
2381                         }
2382                 } else {
2383                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2384                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
2385                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2386                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
2387                                 return -EINVAL;
2388                         }
2389                 }
2390
2391                 /* check src operand */
2392                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2393                 if (err)
2394                         return err;
2395
2396                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2397                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2398                                 insn->dst_reg);
2399                         return -EACCES;
2400                 }
2401
2402                 /* check dest operand */
2403                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2404                 if (err)
2405                         return err;
2406
2407         } else if (opcode == BPF_MOV) {
2408
2409                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2410                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2411                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2412                                 return -EINVAL;
2413                         }
2414
2415                         /* check src operand */
2416                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2417                         if (err)
2418                                 return err;
2419                 } else {
2420                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2421                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2422                                 return -EINVAL;
2423                         }
2424                 }
2425
2426                 /* check dest operand */
2427                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2428                 if (err)
2429                         return err;
2430
2431                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2432                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2433                                 /* case: R1 = R2
2434                                  * copy register state to dest reg
2435                                  */
2436                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2437                                 regs[insn->dst_reg].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2438                         } else {
2439                                 /* R1 = (u32) R2 */
2440                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2441                                         verbose(env,
2442                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
2443                                                 insn->src_reg);
2444                                         return -EACCES;
2445                                 }
2446                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2447                                 coerce_reg_to_size(&regs[insn->dst_reg], 4);
2448                         }
2449                 } else {
2450                         /* case: R = imm
2451                          * remember the value we stored into this reg
2452                          */
2453                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2454                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2455                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
2456                                                  insn->imm);
2457                         } else {
2458                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
2459                                                  (u32)insn->imm);
2460                         }
2461                 }
2462
2463         } else if (opcode > BPF_END) {
2464                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2465                 return -EINVAL;
2466
2467         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2468
2469                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2470                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2471                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2472                                 return -EINVAL;
2473                         }
2474                         /* check src1 operand */
2475                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2476                         if (err)
2477                                 return err;
2478                 } else {
2479                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2480                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2481                                 return -EINVAL;
2482                         }
2483                 }
2484
2485                 /* check src2 operand */
2486                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2487                 if (err)
2488                         return err;
2489
2490                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2491                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2492                         verbose(env, "div by zero\n");
2493                         return -EINVAL;
2494                 }
2495
2496                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2497                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2498                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2499
2500                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2501                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
2502                                 return -EINVAL;
2503                         }
2504                 }
2505
2506                 /* check dest operand */
2507                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2508                 if (err)
2509                         return err;
2510
2511                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2512         }
2513
2514         return 0;
2515 }
2516
2517 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2518                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2519                                    enum bpf_reg_type type,
2520                                    bool range_right_open)
2521 {
2522         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2523         u16 new_range;
2524         int i;
2525
2526         if (dst_reg->off < 0 ||
2527             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
2528                 /* This doesn't give us any range */
2529                 return;
2530
2531         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
2532             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
2533                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
2534                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
2535                  */
2536                 return;
2537
2538         new_range = dst_reg->off;
2539         if (range_right_open)
2540                 new_range--;
2541
2542         /* Examples for register markings:
2543          *
2544          * pkt_data in dst register:
2545          *
2546          *   r2 = r3;
2547          *   r2 += 8;
2548          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2549          *   <access okay>
2550          *
2551          *   r2 = r3;
2552          *   r2 += 8;
2553          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
2554          *   <handle exception>
2555          *
2556          *   Where:
2557          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2558          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2559          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2560          *
2561          * pkt_data in src register:
2562          *
2563          *   r2 = r3;
2564          *   r2 += 8;
2565          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2566          *   <handle exception>
2567          *
2568          *   r2 = r3;
2569          *   r2 += 8;
2570          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
2571          *   <access okay>
2572          *
2573          *   Where:
2574          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2575          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2576          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2577          *
2578          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2579          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
2580          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
2581          * the check.
2582          */
2583
2584         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
2585          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
2586          * the range won't allow anything.
2587          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
2588          */
2589         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2590                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
2591                         /* keep the maximum range already checked */
2592                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
2593
2594         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2595                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2596                         continue;
2597                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
2598                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
2599                         reg->range = max(reg->range, new_range);
2600         }
2601 }
2602
2603 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2604  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2605  * simply doing a BPF_K check.
2606  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
2607  */
2608 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2609                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2610                             u8 opcode)
2611 {
2612         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
2613          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
2614          * the same object, but we don't bother with that.
2615          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
2616          * only need to check one of them for pointerness.
2617          */
2618         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2619                 return;
2620
2621         switch (opcode) {
2622         case BPF_JEQ:
2623                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2624                  * true then we know for sure.
2625                  */
2626                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2627                 break;
2628         case BPF_JNE:
2629                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2630                  * we know the value for sure;
2631                  */
2632                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2633                 break;
2634         case BPF_JGT:
2635                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2636                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2637                 break;
2638         case BPF_JSGT:
2639                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2640                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2641                 break;
2642         case BPF_JLT:
2643                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2644                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2645                 break;
2646         case BPF_JSLT:
2647                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2648                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2649                 break;
2650         case BPF_JGE:
2651                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2652                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2653                 break;
2654         case BPF_JSGE:
2655                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2656                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2657                 break;
2658         case BPF_JLE:
2659                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2660                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2661                 break;
2662         case BPF_JSLE:
2663                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2664                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2665                 break;
2666         default:
2667                 break;
2668         }
2669
2670         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2671         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2672         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2673         __reg_bound_offset(false_reg);
2674         __reg_bound_offset(true_reg);
2675         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2676          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2677          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2678          */
2679         __update_reg_bounds(false_reg);
2680         __update_reg_bounds(true_reg);
2681 }
2682
2683 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
2684  * the variable reg.
2685  */
2686 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2687                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2688                                 u8 opcode)
2689 {
2690         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2691                 return;
2692
2693         switch (opcode) {
2694         case BPF_JEQ:
2695                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2696                  * true then we know for sure.
2697                  */
2698                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2699                 break;
2700         case BPF_JNE:
2701                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2702                  * we know the value for sure;
2703                  */
2704                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2705                 break;
2706         case BPF_JGT:
2707                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2708                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2709                 break;
2710         case BPF_JSGT:
2711                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2712                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2713                 break;
2714         case BPF_JLT:
2715                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2716                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2717                 break;
2718         case BPF_JSLT:
2719                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2720                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2721                 break;
2722         case BPF_JGE:
2723                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2724                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2725                 break;
2726         case BPF_JSGE:
2727                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2728                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2729                 break;
2730         case BPF_JLE:
2731                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2732                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2733                 break;
2734         case BPF_JSLE:
2735                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2736                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2737                 break;
2738         default:
2739                 break;
2740         }
2741
2742         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2743         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2744         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2745         __reg_bound_offset(false_reg);
2746         __reg_bound_offset(true_reg);
2747         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2748          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2749          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2750          */
2751         __update_reg_bounds(false_reg);
2752         __update_reg_bounds(true_reg);
2753 }
2754
2755 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
2756 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
2757                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
2758 {
2759         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
2760                                                         dst_reg->umin_value);
2761         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
2762                                                         dst_reg->umax_value);
2763         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
2764                                                         dst_reg->smin_value);
2765         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
2766                                                         dst_reg->smax_value);
2767         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
2768                                                              dst_reg->var_off);
2769         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
2770         __update_reg_bounds(src_reg);
2771         __update_reg_bounds(dst_reg);
2772         /* We might have learned something about the sign bit. */
2773         __reg_deduce_bounds(src_reg);
2774         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2775         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2776         __reg_bound_offset(src_reg);
2777         __reg_bound_offset(dst_reg);
2778         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2779          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2780          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2781          */
2782         __update_reg_bounds(src_reg);
2783         __update_reg_bounds(dst_reg);
2784 }
2785
2786 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
2787                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
2788                                 struct bpf_reg_state *false_src,
2789                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
2790                                 u8 opcode)
2791 {
2792         switch (opcode) {
2793         case BPF_JEQ:
2794                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
2795                 break;
2796         case BPF_JNE:
2797                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
2798                 break;
2799         }
2800 }
2801
2802 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2803                          bool is_null)
2804 {
2805         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2806
2807         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2808                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
2809                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
2810                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
2811                  */
2812                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
2813                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
2814                                  reg->off)) {
2815                         __mark_reg_known_zero(reg);
2816                         reg->off = 0;
2817                 }
2818                 if (is_null) {
2819                         reg->type = SCALAR_VALUE;
2820                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2821                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2822                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2823                 } else {
2824                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2825                 }
2826                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2827                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2828                  * to take effect.
2829                  */
2830                 reg->id = 0;
2831         }
2832 }
2833
2834 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2835  * be folded together at some point.
2836  */
2837 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2838                           bool is_null)
2839 {
2840         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2841         u32 id = regs[regno].id;
2842         int i;
2843
2844         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2845                 mark_map_reg(regs, i, id, is_null);
2846
2847         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2848                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2849                         continue;
2850                 mark_map_reg(&state->stack[i].spilled_ptr, 0, id, is_null);
2851         }
2852 }
2853
2854 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
2855                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2856                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
2857                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
2858                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
2859 {
2860         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
2861                 return false;
2862
2863         switch (BPF_OP(insn->code)) {
2864         case BPF_JGT:
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(this_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(other_branch, src_reg,
2878                                                src_reg->type, true);
2879                 } else {
2880                         return false;
2881                 }
2882                 break;
2883         case BPF_JLT:
2884                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2885                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2886                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2887                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2888                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
2889                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2890                                                dst_reg->type, true);
2891                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2892                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2893                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2894                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2895                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
2896                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
2897                                                src_reg->type, false);
2898                 } else {
2899                         return false;
2900                 }
2901                 break;
2902         case BPF_JGE:
2903                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2904                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2905                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2906                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2907                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
2908                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2909                                                dst_reg->type, true);
2910                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2911                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2912                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2913                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2914                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
2915                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
2916                                                src_reg->type, false);
2917                 } else {
2918                         return false;
2919                 }
2920                 break;
2921         case BPF_JLE:
2922                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2923                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2924                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2925                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2926                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
2927                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2928                                                dst_reg->type, false);
2929                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2930                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2931                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2932                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2933                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
2934                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
2935                                                src_reg->type, true);
2936                 } else {
2937                         return false;
2938                 }
2939                 break;
2940         default:
2941                 return false;
2942         }
2943
2944         return true;
2945 }
2946
2947 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2948                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2949 {
2950         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = env->cur_state;
2951         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2952         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2953         int err;
2954
2955         if (opcode > BPF_JSLE) {
2956                 verbose(env, "invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2957                 return -EINVAL;
2958         }
2959
2960         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2961                 if (insn->imm != 0) {
2962                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2963                         return -EINVAL;
2964                 }
2965
2966                 /* check src1 operand */
2967                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2968                 if (err)
2969                         return err;
2970
2971                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2972                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
2973                                 insn->src_reg);
2974                         return -EACCES;
2975                 }
2976         } else {
2977                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2978                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2979                         return -EINVAL;
2980                 }
2981         }
2982
2983         /* check src2 operand */
2984         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2985         if (err)
2986                 return err;
2987
2988         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2989
2990         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2991         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2992             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2993             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2994             tnum_equals_const(dst_reg->var_off, insn->imm)) {
2995                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2996                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2997                          * only follow the goto, ignore fall-through
2998                          */
2999                         *insn_idx += insn->off;
3000                         return 0;
3001                 } else {
3002                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
3003                          * only follow fall-through branch, since
3004                          * that's where the program will go
3005                          */
3006                         return 0;
3007                 }
3008         }
3009
3010         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
3011         if (!other_branch)
3012                 return -EFAULT;
3013
3014         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
3015          * our min/max values for our dst register.
3016          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
3017          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
3018          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
3019          * comparable.
3020          */
3021         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3022                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
3023                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
3024                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
3025                                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
3026                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
3027                                                 opcode);
3028                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
3029                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
3030                                                     &regs[insn->src_reg],
3031                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
3032                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
3033                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
3034                                 reg_combine_min_max(&other_branch->regs[insn->src_reg],
3035                                                     &other_branch->regs[insn->dst_reg],
3036                                                     &regs[insn->src_reg],
3037                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
3038                 }
3039         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
3040                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
3041                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
3042         }
3043
3044         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
3045         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
3046             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
3047             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3048                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
3049                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
3050                  */
3051                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JNE);
3052                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JEQ);
3053         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
3054                                            this_branch, other_branch) &&
3055                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
3056                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
3057                         insn->dst_reg);
3058                 return -EACCES;
3059         }
3060         if (env->log.level)
3061                 print_verifier_state(env, this_branch);
3062         return 0;
3063 }
3064
3065 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3066 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
3067 {
3068         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
3069
3070         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
3071 }
3072
3073 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
3074 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3075 {
3076         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3077         int err;
3078
3079         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
3080                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
3081                 return -EINVAL;
3082         }
3083         if (insn->off != 0) {
3084                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
3085                 return -EINVAL;
3086         }
3087
3088         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3089         if (err)
3090                 return err;
3091
3092         if (insn->src_reg == 0) {
3093                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
3094
3095                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3096                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
3097                 return 0;
3098         }
3099
3100         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
3101         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
3102
3103         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
3104         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
3105         return 0;
3106 }
3107
3108 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
3109 {
3110         switch (type) {
3111         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
3112         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3113         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3114                 return true;
3115         default:
3116                 return false;
3117         }
3118 }
3119
3120 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
3121  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
3122  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
3123  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
3124  *
3125  * Implicit input:
3126  *   ctx == skb == R6 == CTX
3127  *
3128  * Explicit input:
3129  *   SRC == any register
3130  *   IMM == 32-bit immediate
3131  *
3132  * Output:
3133  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
3134  */
3135 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3136 {
3137         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3138         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3139         int i, err;
3140
3141         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
3142                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
3143                 return -EINVAL;
3144         }
3145
3146         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3147             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
3148             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
3149                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
3150                 return -EINVAL;
3151         }
3152
3153         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
3154         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
3155         if (err)
3156                 return err;
3157
3158         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
3159                 verbose(env,
3160                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
3161                 return -EINVAL;
3162         }
3163
3164         if (mode == BPF_IND) {
3165                 /* check explicit source operand */
3166                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3167                 if (err)
3168                         return err;
3169         }
3170
3171         /* reset caller saved regs to unreadable */
3172         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3173                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3174                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3175         }
3176
3177         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
3178          * the value fetched from the packet.
3179          * Already marked as written above.
3180          */
3181         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
3182         return 0;
3183 }
3184
3185 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
3186 {
3187         struct bpf_reg_state *reg;
3188         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
3189
3190         switch (env->prog->type) {
3191         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3192         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
3193         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
3194         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
3195                 break;
3196         default:
3197                 return 0;
3198         }
3199
3200         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
3201         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
3202                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
3203                         reg_type_str[reg->type]);
3204                 return -EINVAL;
3205         }
3206
3207         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
3208                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
3209                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
3210                         char tn_buf[48];
3211
3212                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3213                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
3214                 } else {
3215                         verbose(env, "has unknown scalar value");
3216                 }
3217                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
3218                 return -EINVAL;
3219         }
3220         return 0;
3221 }
3222
3223 /* non-recursive DFS pseudo code
3224  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
3225  * 2      label v as discovered
3226  * 3      let S be a stack
3227  * 4      S.push(v)
3228  * 5      while S is not empty
3229  * 6            t <- S.pop()
3230  * 7            if t is what we're looking for:
3231  * 8                return t
3232  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
3233  * 10               if edge e is already labelled
3234  * 11                   continue with the next edge
3235  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
3236  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
3237  * 14                   label e as tree-edge
3238  * 15                   label w as discovered
3239  * 16                   S.push(w)
3240  * 17                   continue at 5
3241  * 18               else if vertex w is discovered
3242  * 19                   label e as back-edge
3243  * 20               else
3244  * 21                   // vertex w is explored
3245  * 22                   label e as forward- or cross-edge
3246  * 23           label t as explored
3247  * 24           S.pop()
3248  *
3249  * convention:
3250  * 0x10 - discovered
3251  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
3252  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
3253  * 0x20 - explored
3254  */
3255
3256 enum {
3257         DISCOVERED = 0x10,
3258         EXPLORED = 0x20,
3259         FALLTHROUGH = 1,
3260         BRANCH = 2,
3261 };
3262
3263 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
3264
3265 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
3266 static int cur_stack;   /* current stack index */
3267 static int *insn_state;
3268
3269 /* t, w, e - match pseudo-code above:
3270  * t - index of current instruction
3271  * w - next instruction
3272  * e - edge
3273  */
3274 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
3275 {
3276         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
3277                 return 0;
3278
3279         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
3280                 return 0;
3281
3282         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
3283                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
3284                 return -EINVAL;
3285         }
3286
3287         if (e == BRANCH)
3288                 /* mark branch target for state pruning */
3289                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
3290
3291         if (insn_state[w] == 0) {
3292                 /* tree-edge */
3293                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3294                 insn_state[w] = DISCOVERED;
3295                 if (cur_stack >= env->prog->len)
3296                         return -E2BIG;
3297                 insn_stack[cur_stack++] = w;
3298                 return 1;
3299         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
3300                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
3301                 return -EINVAL;
3302         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
3303                 /* forward- or cross-edge */
3304                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3305         } else {
3306                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
3307                 return -EFAULT;
3308         }
3309         return 0;
3310 }
3311
3312 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
3313  * loop == back-edge in directed graph
3314  */
3315 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
3316 {
3317         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3318         int insn_cnt = env->prog->len;
3319         int ret = 0;
3320         int i, t;
3321
3322         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3323         if (!insn_state)
3324                 return -ENOMEM;
3325
3326         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3327         if (!insn_stack) {
3328                 kfree(insn_state);
3329                 return -ENOMEM;
3330         }
3331
3332         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
3333         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
3334         cur_stack = 1;
3335
3336 peek_stack:
3337         if (cur_stack == 0)
3338                 goto check_state;
3339         t = insn_stack[cur_stack - 1];
3340
3341         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
3342                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
3343
3344                 if (opcode == BPF_EXIT) {
3345                         goto mark_explored;
3346                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
3347                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3348                         if (ret == 1)
3349                                 goto peek_stack;
3350                         else if (ret < 0)
3351                                 goto err_free;
3352                         if (t + 1 < insn_cnt)
3353                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3354                 } else if (opcode == BPF_JA) {
3355                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
3356                                 ret = -EINVAL;
3357                                 goto err_free;
3358                         }
3359                         /* unconditional jump with single edge */
3360                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
3361                                         FALLTHROUGH, env);
3362                         if (ret == 1)
3363                                 goto peek_stack;
3364                         else if (ret < 0)
3365                                 goto err_free;
3366                         /* tell verifier to check for equivalent states
3367                          * after every call and jump
3368                          */
3369                         if (t + 1 < insn_cnt)
3370                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3371                 } else {
3372                         /* conditional jump with two edges */
3373                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
3374                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3375                         if (ret == 1)
3376                                 goto peek_stack;
3377                         else if (ret < 0)
3378                                 goto err_free;
3379
3380                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
3381                         if (ret == 1)
3382                                 goto peek_stack;
3383                         else if (ret < 0)
3384                                 goto err_free;
3385                 }
3386         } else {
3387                 /* all other non-branch instructions with single
3388                  * fall-through edge
3389                  */
3390                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3391                 if (ret == 1)
3392                         goto peek_stack;
3393                 else if (ret < 0)
3394                         goto err_free;
3395         }
3396
3397 mark_explored:
3398         insn_state[t] = EXPLORED;
3399         if (cur_stack-- <= 0) {
3400                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
3401                 ret = -EFAULT;
3402                 goto err_free;
3403         }
3404         goto peek_stack;
3405
3406 check_state:
3407         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
3408                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
3409                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
3410                         ret = -EINVAL;
3411                         goto err_free;
3412                 }
3413         }
3414         ret = 0; /* cfg looks good */
3415
3416 err_free:
3417         kfree(insn_state);
3418         kfree(insn_stack);
3419         return ret;
3420 }
3421
3422 /* check %cur's range satisfies %old's */
3423 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
3424                          struct bpf_reg_state *cur)
3425 {
3426         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
3427                old->umax_value >= cur->umax_value &&
3428                old->smin_value <= cur->smin_value &&
3429                old->smax_value >= cur->smax_value;
3430 }
3431
3432 /* Maximum number of register states that can exist at once */
3433 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
3434 struct idpair {
3435         u32 old;
3436         u32 cur;
3437 };
3438
3439 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
3440  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
3441  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
3442  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
3443  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
3444  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
3445  * that.
3446  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
3447  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
3448  */
3449 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
3450 {
3451         unsigned int i;
3452
3453         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
3454                 if (!idmap[i].old) {
3455                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
3456                         idmap[i].old = old_id;
3457                         idmap[i].cur = cur_id;
3458                         return true;
3459                 }
3460                 if (idmap[i].old == old_id)
3461                         return idmap[i].cur == cur_id;
3462         }
3463         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
3464         WARN_ON_ONCE(1);
3465         return false;
3466 }
3467
3468 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
3469 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
3470                     struct idpair *idmap)
3471 {
3472         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
3473                 /* explored state didn't use this */
3474                 return true;
3475
3476         if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, live)) == 0)
3477                 return true;
3478
3479         if (rold->type == NOT_INIT)
3480                 /* explored state can't have used this */
3481                 return true;
3482         if (rcur->type == NOT_INIT)
3483                 return false;
3484         switch (rold->type) {
3485         case SCALAR_VALUE:
3486                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
3487                         /* new val must satisfy old val knowledge */
3488                         return range_within(rold, rcur) &&
3489                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3490                 } else {
3491                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
3492                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
3493                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
3494                          * while pointers are not. We could make this safe in
3495                          * special cases if root is calling us, but it's
3496                          * probably not worth the hassle.
3497                          */
3498                         return false;
3499                 }
3500         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3501                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
3502                  * everything else matches, we are OK.
3503                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
3504                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
3505                  */
3506                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
3507                        range_within(rold, rcur) &&
3508                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3509         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3510                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
3511                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
3512                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
3513                  * checked, doing so could have affected others with the same
3514                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
3515                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
3516                  */
3517                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3518                         return false;
3519                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
3520                         return false;
3521                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
3522                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
3523         case PTR_TO_PACKET_META:
3524         case PTR_TO_PACKET:
3525                 if (rcur->type != rold->type)
3526                         return false;
3527                 /* We must have at least as much range as the old ptr
3528                  * did, so that any accesses which were safe before are
3529                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
3530                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
3531                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
3532                  */
3533                 if (rold->range > rcur->range)
3534                         return false;
3535                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
3536                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
3537                  */
3538                 if (rold->off != rcur->off)
3539                         return false;
3540                 /* id relations must be preserved */
3541                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
3542                         return false;
3543                 /* new val must satisfy old val knowledge */
3544                 return range_within(rold, rcur) &&
3545                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3546         case PTR_TO_CTX:
3547         case CONST_PTR_TO_MAP:
3548         case PTR_TO_STACK:
3549         case PTR_TO_PACKET_END:
3550                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
3551                  * would have accepted
3552                  */
3553         default:
3554                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
3555                 return false;
3556         }
3557
3558         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
3559         WARN_ON_ONCE(1);
3560         return false;
3561 }
3562
3563 static bool stacksafe(struct bpf_verifier_state *old,
3564                       struct bpf_verifier_state *cur,
3565                       struct idpair *idmap)
3566 {
3567         int i, spi;
3568
3569         /* if explored stack has more populated slots than current stack
3570          * such stacks are not equivalent
3571          */
3572         if (old->allocated_stack > cur->allocated_stack)
3573                 return false;
3574
3575         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
3576          * slots in the current stack, since explored(safe) state
3577          * didn't use them
3578          */
3579         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
3580                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
3581
3582                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
3583                         continue;
3584                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
3585                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
3586                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
3587                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
3588                          * this verifier states are not equivalent,
3589                          * return false to continue verification of this path
3590                          */
3591                         return false;
3592                 if (i % BPF_REG_SIZE)
3593                         continue;
3594                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3595                         continue;
3596                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
3597                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
3598                              idmap))
3599                         /* when explored and current stack slot are both storing
3600                          * spilled registers, check that stored pointers types
3601                          * are the same as well.
3602                          * Ex: explored safe path could have stored
3603                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
3604                          * but current path has stored:
3605                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
3606                          * such verifier states are not equivalent.
3607                          * return false to continue verification of this path
3608                          */
3609                         return false;
3610         }
3611         return true;
3612 }
3613
3614 /* compare two verifier states
3615  *
3616  * all states stored in state_list are known to be valid, since
3617  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
3618  *
3619  * this function is called when verifier exploring different branches of
3620  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
3621  * more strict register state and more strict stack state then this execution
3622  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
3623  * concluded that more strict state leads to valid finish.
3624  *
3625  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
3626  * and explored stack state is more conservative than the current one.
3627  * Example:
3628  *       explored                   current
3629  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
3630  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
3631  *
3632  * In other words if current stack state (one being explored) has more
3633  * valid slots than old one that already passed validation, it means
3634  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
3635  *
3636  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
3637  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
3638  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
3639  */
3640 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
3641                          struct bpf_verifier_state *old,
3642                          struct bpf_verifier_state *cur)
3643 {
3644         struct idpair *idmap;
3645         bool ret = false;
3646         int i;
3647
3648         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
3649         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
3650         if (!idmap)
3651                 return false;
3652
3653         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
3654                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
3655                         goto out_free;
3656         }
3657
3658         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
3659                 goto out_free;
3660         ret = true;
3661 out_free:
3662         kfree(idmap);
3663         return ret;
3664 }
3665
3666 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
3667  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at a
3668  * jump target (in the first iteration of the propagate_liveness() loop),
3669  * we didn't arrive by the straight-line code, so read marks in state must
3670  * propagate to parent regardless of state's write marks.
3671  */
3672 static bool do_propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3673                                   struct bpf_verifier_state *parent)
3674 {
3675         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
3676         bool touched = false; /* any changes made? */
3677         int i;
3678
3679         if (!parent)
3680                 return touched;
3681         /* Propagate read liveness of registers... */
3682         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
3683         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
3684         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
3685                 if (parent->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3686                         continue;
3687                 if (writes && (state->regs[i].live & REG_LIVE_WRITTEN))
3688                         continue;
3689                 if (state->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
3690                         parent->regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3691                         touched = true;
3692                 }
3693         }
3694         /* ... and stack slots */
3695         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
3696                     i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
3697                 if (parent->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3698                         continue;
3699                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3700                         continue;
3701                 if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
3702                         continue;
3703                 if (writes &&
3704                     (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN))
3705                         continue;
3706                 if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ) {
3707                         parent->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
3708                         touched = true;
3709                 }
3710         }
3711         return touched;
3712 }
3713
3714 /* "parent" is "a state from which we reach the current state", but initially
3715  * it is not the state->parent (i.e. "the state whose straight-line code leads
3716  * to the current state"), instead it is the state that happened to arrive at
3717  * a (prunable) equivalent of the current state.  See comment above
3718  * do_propagate_liveness() for consequences of this.
3719  * This function is just a more efficient way of calling mark_reg_read() or
3720  * mark_stack_slot_read() on each reg in "parent" that is read in "state",
3721  * though it requires that parent != state->parent in the call arguments.
3722  */
3723 static void propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3724                                struct bpf_verifier_state *parent)
3725 {
3726         while (do_propagate_liveness(state, parent)) {
3727                 /* Something changed, so we need to feed those changes onward */
3728                 state = parent;
3729                 parent = state->parent;
3730         }
3731 }
3732
3733 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
3734 {
3735         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
3736         struct bpf_verifier_state_list *sl;
3737         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3738         int i, err;
3739
3740         sl = env->explored_states[insn_idx];
3741         if (!sl)
3742                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
3743                  * be doing state search here
3744                  */
3745                 return 0;
3746
3747         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3748                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
3749                         /* reached equivalent register/stack state,
3750                          * prune the search.
3751                          * Registers read by the continuation are read by us.
3752                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
3753                          * will prevent corresponding reads in the continuation
3754                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
3755                          * own state will get the read marks recorded, but
3756                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
3757                          * this state and will pop a new one.
3758                          */
3759                         propagate_liveness(&sl->state, cur);
3760                         return 1;
3761                 }
3762                 sl = sl->next;
3763         }
3764
3765         /* there were no equivalent states, remember current one.
3766          * technically the current state is not proven to be safe yet,
3767          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
3768          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
3769          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
3770          */
3771         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
3772         if (!new_sl)
3773                 return -ENOMEM;
3774
3775         /* add new state to the head of linked list */
3776         err = copy_verifier_state(&new_sl->state, cur);
3777         if (err) {
3778                 free_verifier_state(&new_sl->state, false);
3779                 kfree(new_sl);
3780                 return err;
3781         }
3782         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
3783         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
3784         /* connect new state to parentage chain */
3785         cur->parent = &new_sl->state;
3786         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
3787          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
3788          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
3789          * their parent and current state never has children yet.  Only
3790          * explored_states can get read marks.)
3791          */
3792         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
3793                 cur->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3794         for (i = 0; i < cur->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++)
3795                 if (cur->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
3796                         cur->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
3797         return 0;
3798 }
3799
3800 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
3801                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
3802 {
3803         if (env->dev_ops && env->dev_ops->insn_hook)
3804                 return env->dev_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3805
3806         return 0;
3807 }
3808
3809 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
3810 {
3811         struct bpf_verifier_state *state;
3812         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3813         struct bpf_reg_state *regs;
3814         int insn_cnt = env->prog->len;
3815         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
3816         int insn_processed = 0;
3817         bool do_print_state = false;
3818
3819         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
3820         if (!state)
3821                 return -ENOMEM;
3822         env->cur_state = state;
3823         init_reg_state(env, state->regs);
3824         state->parent = NULL;
3825         insn_idx = 0;
3826         for (;;) {
3827                 struct bpf_insn *insn;
3828                 u8 class;
3829                 int err;
3830
3831                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
3832                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
3833                                 insn_idx, insn_cnt);
3834                         return -EFAULT;
3835                 }
3836
3837                 insn = &insns[insn_idx];
3838                 class = BPF_CLASS(insn->code);
3839
3840                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
3841                         verbose(env,
3842                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
3843                                 insn_processed);
3844                         return -E2BIG;
3845                 }
3846
3847                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3848                 if (err < 0)
3849                         return err;
3850                 if (err == 1) {
3851                         /* found equivalent state, can prune the search */
3852                         if (env->log.level) {
3853                                 if (do_print_state)
3854                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d: safe\n",
3855                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3856                                 else
3857                                         verbose(env, "%d: safe\n", insn_idx);
3858                         }
3859                         goto process_bpf_exit;
3860                 }
3861
3862                 if (need_resched())
3863                         cond_resched();
3864
3865                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
3866                         if (env->log.level > 1)
3867                                 verbose(env, "%d:", insn_idx);
3868                         else
3869                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d:",
3870                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3871                         print_verifier_state(env, state);
3872                         do_print_state = false;
3873                 }
3874
3875                 if (env->log.level) {
3876                         verbose(env, "%d: ", insn_idx);
3877                         print_bpf_insn(verbose, env, insn,
3878                                        env->allow_ptr_leaks);
3879                 }
3880
3881                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3882                 if (err)
3883                         return err;
3884
3885                 regs = cur_regs(env);
3886                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
3887                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3888                         err = check_alu_op(env, insn);
3889                         if (err)
3890                                 return err;
3891
3892                 } else if (class == BPF_LDX) {
3893                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3894
3895                         /* check for reserved fields is already done */
3896
3897                         /* check src operand */
3898                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3899                         if (err)
3900                                 return err;
3901
3902                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3903                         if (err)
3904                                 return err;
3905
3906                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3907
3908                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3909                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3910                          */
3911                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3912                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3913                                                insn->dst_reg);
3914                         if (err)
3915                                 return err;
3916
3917                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3918
3919                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3920                                 /* saw a valid insn
3921                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3922                                  * save type to validate intersecting paths
3923                                  */
3924                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3925
3926                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3927                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3928                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3929                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3930                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3931                                  * with different pointer types:
3932                                  * src_reg == ctx in one branch and
3933                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3934                                  * Reject it.
3935                                  */
3936                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3937                                 return -EINVAL;
3938                         }
3939
3940                 } else if (class == BPF_STX) {
3941                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3942
3943                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3944                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3945                                 if (err)
3946                                         return err;
3947                                 insn_idx++;
3948                                 continue;
3949                         }
3950
3951                         /* check src1 operand */
3952                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3953                         if (err)
3954                                 return err;
3955                         /* check src2 operand */
3956                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3957                         if (err)
3958                                 return err;
3959
3960                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3961
3962                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3963                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3964                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3965                                                insn->src_reg);
3966                         if (err)
3967                                 return err;
3968
3969                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3970
3971                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3972                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3973                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3974                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3975                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3976                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3977                                 return -EINVAL;
3978                         }
3979
3980                 } else if (class == BPF_ST) {
3981                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3982                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3983                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
3984                                 return -EINVAL;
3985                         }
3986                         /* check src operand */
3987                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3988                         if (err)
3989                                 return err;
3990
3991                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3992                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3993                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3994                                                -1);
3995                         if (err)
3996                                 return err;
3997
3998                 } else if (class == BPF_JMP) {
3999                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4000
4001                         if (opcode == BPF_CALL) {
4002                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
4003                                     insn->off != 0 ||
4004                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4005                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
4006                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
4007                                         return -EINVAL;
4008                                 }
4009
4010                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
4011                                 if (err)
4012                                         return err;
4013
4014                         } else if (opcode == BPF_JA) {
4015                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
4016                                     insn->imm != 0 ||
4017                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4018                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
4019                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
4020                                         return -EINVAL;
4021                                 }
4022
4023                                 insn_idx += insn->off + 1;
4024                                 continue;
4025
4026                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
4027                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
4028                                     insn->imm != 0 ||
4029                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4030                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
4031                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
4032                                         return -EINVAL;
4033                                 }
4034
4035                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
4036                                  * to return the value from eBPF program.
4037                                  * Make sure that it's readable at this time
4038                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
4039                                  * something into it earlier
4040                                  */
4041                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
4042                                 if (err)
4043                                         return err;
4044
4045                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
4046                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
4047                                         return -EACCES;
4048                                 }
4049
4050                                 err = check_return_code(env);
4051                                 if (err)
4052                                         return err;
4053 process_bpf_exit:
4054                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx, &insn_idx);
4055                                 if (err < 0) {
4056                                         if (err != -ENOENT)
4057                                                 return err;
4058                                         break;
4059                                 } else {
4060                                         do_print_state = true;
4061                                         continue;
4062                                 }
4063                         } else {
4064                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
4065                                 if (err)
4066                                         return err;
4067                         }
4068                 } else if (class == BPF_LD) {
4069                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
4070
4071                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
4072                                 err = check_ld_abs(env, insn);
4073                                 if (err)
4074                                         return err;
4075
4076                         } else if (mode == BPF_IMM) {
4077                                 err = check_ld_imm(env, insn);
4078                                 if (err)
4079                                         return err;
4080
4081                                 insn_idx++;
4082                                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
4083                         } else {
4084                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
4085                                 return -EINVAL;
4086                         }
4087                 } else {
4088                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
4089                         return -EINVAL;
4090                 }
4091
4092                 insn_idx++;
4093         }
4094
4095         verbose(env, "processed %d insns, stack depth %d\n", insn_processed,
4096                 env->prog->aux->stack_depth);
4097         return 0;
4098 }
4099
4100 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
4101 {
4102         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
4103                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
4104                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
4105                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
4106 }
4107
4108 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
4109                                         struct bpf_map *map,
4110                                         struct bpf_prog *prog)
4111
4112 {
4113         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
4114          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
4115          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
4116          * triggered.
4117          */
4118         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
4119                 if (!check_map_prealloc(map)) {
4120                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
4121                         return -EINVAL;
4122                 }
4123                 if (map->inner_map_meta &&
4124                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
4125                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
4126                         return -EINVAL;
4127                 }
4128         }
4129         return 0;
4130 }
4131
4132 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
4133  * replace them with actual map pointers
4134  */
4135 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
4136 {
4137         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4138         int insn_cnt = env->prog->len;
4139         int i, j, err;
4140
4141         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
4142         if (err)
4143                 return err;
4144
4145         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4146                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
4147                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
4148                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
4149                         return -EINVAL;
4150                 }
4151
4152                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
4153                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
4154                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
4155                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
4156                         return -EINVAL;
4157                 }
4158
4159                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
4160                         struct bpf_map *map;
4161                         struct fd f;
4162
4163                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
4164                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
4165                             insn[1].off != 0) {
4166                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
4167                                 return -EINVAL;
4168                         }
4169
4170                         if (insn->src_reg == 0)
4171                                 /* valid generic load 64-bit imm */
4172                                 goto next_insn;
4173
4174                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
4175                                 verbose(env,
4176                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
4177                                 return -EINVAL;
4178                         }
4179
4180                         f = fdget(insn->imm);
4181                         map = __bpf_map_get(f);
4182                         if (IS_ERR(map)) {
4183                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
4184                                         insn->imm);
4185                                 return PTR_ERR(map);
4186                         }
4187
4188                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
4189                         if (err) {
4190                                 fdput(f);
4191                                 return err;
4192                         }
4193
4194                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4195                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
4196                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
4197
4198                         /* check whether we recorded this map already */
4199                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
4200                                 if (env->used_maps[j] == map) {
4201                                         fdput(f);
4202                                         goto next_insn;
4203                                 }
4204
4205                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
4206                                 fdput(f);
4207                                 return -E2BIG;
4208                         }
4209
4210                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
4211                          * the map will be released by release_maps() or it
4212                          * will be used by the valid program until it's unloaded
4213                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
4214                          */
4215                         map = bpf_map_inc(map, false);
4216                         if (IS_ERR(map)) {
4217                                 fdput(f);
4218                                 return PTR_ERR(map);
4219                         }
4220                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
4221
4222                         fdput(f);
4223 next_insn:
4224                         insn++;
4225                         i++;
4226                 }
4227         }
4228
4229         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
4230          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
4231          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
4232          */
4233         return 0;
4234 }
4235
4236 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
4237 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
4238 {
4239         int i;
4240
4241         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
4242                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
4243 }
4244
4245 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
4246 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
4247 {
4248         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4249         int insn_cnt = env->prog->len;
4250         int i;
4251
4252         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
4253                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
4254                         insn->src_reg = 0;
4255 }
4256
4257 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
4258  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
4259  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
4260  */
4261 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
4262                                 u32 off, u32 cnt)
4263 {
4264         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
4265         int i;
4266
4267         if (cnt == 1)
4268                 return 0;
4269         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
4270         if (!new_data)
4271                 return -ENOMEM;
4272         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
4273         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
4274                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
4275         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
4276                 new_data[i].seen = true;
4277         env->insn_aux_data = new_data;
4278         vfree(old_data);
4279         return 0;
4280 }
4281
4282 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
4283                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
4284 {
4285         struct bpf_prog *new_prog;
4286
4287         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
4288         if (!new_prog)
4289                 return NULL;
4290         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
4291                 return NULL;
4292         return new_prog;
4293 }
4294
4295 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not explore
4296  * branches that are dead at run time. Malicious programs can have dead code
4297  * too. Therefore replace all dead at-run-time code with nops.
4298  */
4299 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
4300 {
4301         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
4302         struct bpf_insn nop = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_0);
4303         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4304         const int insn_cnt = env->prog->len;
4305         int i;
4306
4307         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
4308                 if (aux_data[i].seen)
4309                         continue;
4310                 memcpy(insn + i, &nop, sizeof(nop));
4311         }
4312 }
4313
4314 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
4315  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
4316  */
4317 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
4318 {
4319         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
4320         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
4321         const int insn_cnt = env->prog->len;
4322         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
4323         struct bpf_prog *new_prog;
4324         enum bpf_access_type type;
4325         bool is_narrower_load;
4326         u32 target_size;
4327
4328         if (ops->gen_prologue) {
4329                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
4330                                         env->prog);
4331                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4332                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4333                         return -EINVAL;
4334                 } else if (cnt) {
4335                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
4336                         if (!new_prog)
4337                                 return -ENOMEM;
4338
4339                         env->prog = new_prog;
4340                         delta += cnt - 1;
4341                 }
4342         }
4343
4344         if (!ops->convert_ctx_access)
4345                 return 0;
4346
4347         insn = env->prog->insnsi + delta;
4348
4349         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4350                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4351                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4352                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4353                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
4354                         type = BPF_READ;
4355                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4356                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4357                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4358                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
4359                         type = BPF_WRITE;
4360                 else
4361                         continue;
4362
4363                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
4364                         continue;
4365
4366                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
4367                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
4368
4369                 /* If the read access is a narrower load of the field,
4370                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
4371                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
4372                  * we will apply proper mask to the result.
4373                  */
4374                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
4375                 if (is_narrower_load) {
4376                         u32 off = insn->off;
4377                         u8 size_code;
4378
4379                         if (type == BPF_WRITE) {
4380                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
4381                                 return -EINVAL;
4382                         }
4383
4384                         size_code = BPF_H;
4385                         if (ctx_field_size == 4)
4386                                 size_code = BPF_W;
4387                         else if (ctx_field_size == 8)
4388                                 size_code = BPF_DW;
4389
4390                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
4391                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
4392                 }
4393
4394                 target_size = 0;
4395                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
4396                                               &target_size);
4397                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
4398                     (ctx_field_size && !target_size)) {
4399                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4400                         return -EINVAL;
4401                 }
4402
4403                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
4404                         if (ctx_field_size <= 4)
4405                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4406                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4407                         else
4408                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4409                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4410                 }
4411
4412                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4413                 if (!new_prog)
4414                         return -ENOMEM;
4415
4416                 delta += cnt - 1;
4417
4418                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4419                 env->prog = new_prog;
4420                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4421         }
4422
4423         return 0;
4424 }
4425
4426 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
4427  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
4428  *
4429  * this function is called after eBPF program passed verification
4430  */
4431 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
4432 {
4433         struct bpf_prog *prog = env->prog;
4434         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
4435         const struct bpf_func_proto *fn;
4436         const int insn_cnt = prog->len;
4437         struct bpf_insn insn_buf[16];
4438         struct bpf_prog *new_prog;
4439         struct bpf_map *map_ptr;
4440         int i, cnt, delta = 0;
4441
4442         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4443                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
4444                         continue;
4445
4446                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
4447                         prog->dst_needed = 1;
4448                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
4449                         bpf_user_rnd_init_once();
4450                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
4451                         /* If we tail call into other programs, we
4452                          * cannot make any assumptions since they can
4453                          * be replaced dynamically during runtime in
4454                          * the program array.
4455                          */
4456                         prog->cb_access = 1;
4457                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
4458
4459                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
4460                          * conditional branch in the interpeter for every normal
4461                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
4462                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
4463                          */
4464                         insn->imm = 0;
4465                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
4466
4467                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
4468                          * emit two extra insns:
4469                          * if (index >= max_entries) goto out;
4470                          * index &= array->index_mask;
4471                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
4472                          */
4473                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4474                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON) {
4475                                 verbose(env, "tail_call obusing map_ptr\n");
4476                                 return -EINVAL;
4477                         }
4478                         if (!map_ptr->unpriv_array)
4479                                 continue;
4480                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
4481                                                   map_ptr->max_entries, 2);
4482                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
4483                                                     container_of(map_ptr,
4484                                                                  struct bpf_array,
4485                                                                  map)->index_mask);
4486                         insn_buf[2] = *insn;
4487                         cnt = 3;
4488                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4489                         if (!new_prog)
4490                                 return -ENOMEM;
4491
4492                         delta    += cnt - 1;
4493                         env->prog = prog = new_prog;
4494                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4495                         continue;
4496                 }
4497
4498                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
4499                  * handlers are currently limited to 64 bit only.
4500                  */
4501                 if (ebpf_jit_enabled() && BITS_PER_LONG == 64 &&
4502                     insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
4503                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4504                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
4505                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
4506                                 goto patch_call_imm;
4507
4508                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
4509                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4510                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4511                                 return -EINVAL;
4512                         }
4513
4514                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
4515                                                        cnt);
4516                         if (!new_prog)
4517                                 return -ENOMEM;
4518
4519                         delta += cnt - 1;
4520
4521                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4522                         env->prog = prog = new_prog;
4523                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4524                         continue;
4525                 }
4526
4527                 if (insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map) {
4528                         /* Note, we cannot use prog directly as imm as subsequent
4529                          * rewrites would still change the prog pointer. The only
4530                          * stable address we can use is aux, which also works with
4531                          * prog clones during blinding.
4532                          */
4533                         u64 addr = (unsigned long)prog->aux;
4534                         struct bpf_insn r4_ld[] = {
4535                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_4, addr),
4536                                 *insn,
4537                         };
4538                         cnt = ARRAY_SIZE(r4_ld);
4539
4540                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, r4_ld, cnt);
4541                         if (!new_prog)
4542                                 return -ENOMEM;
4543
4544                         delta    += cnt - 1;
4545                         env->prog = prog = new_prog;
4546                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4547                 }
4548 patch_call_imm:
4549                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm);
4550                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
4551                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
4552                  */
4553                 if (!fn->func) {
4554                         verbose(env,
4555                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4556                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
4557                         return -EFAULT;
4558                 }
4559                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
4560         }
4561
4562         return 0;
4563 }
4564
4565 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
4566 {
4567         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
4568         int i;
4569
4570         if (!env->explored_states)
4571                 return;
4572
4573         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
4574                 sl = env->explored_states[i];
4575
4576                 if (sl)
4577                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4578                                 sln = sl->next;
4579                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
4580                                 kfree(sl);
4581                                 sl = sln;
4582                         }
4583         }
4584
4585         kfree(env->explored_states);
4586 }
4587
4588 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
4589 {
4590         struct bpf_verifier_env *env;
4591         struct bpf_verifer_log *log;
4592         int ret = -EINVAL;
4593
4594         /* no program is valid */
4595         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
4596                 return -EINVAL;
4597
4598         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
4599          * allocate/free it every time bpf_check() is called
4600          */
4601         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4602         if (!env)
4603                 return -ENOMEM;
4604         log = &env->log;
4605
4606         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4607                                      (*prog)->len);
4608         ret = -ENOMEM;
4609         if (!env->insn_aux_data)
4610                 goto err_free_env;
4611         env->prog = *prog;
4612         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
4613
4614         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4615         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4616
4617         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
4618                 /* user requested verbose verifier output
4619                  * and supplied buffer to store the verification trace
4620                  */
4621                 log->level = attr->log_level;
4622                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
4623                 log->len_total = attr->log_size;
4624
4625                 ret = -EINVAL;
4626                 /* log attributes have to be sane */
4627                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
4628                     !log->level || !log->ubuf)
4629                         goto err_unlock;
4630         }
4631
4632         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
4633         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4634                 env->strict_alignment = true;
4635
4636         if (env->prog->aux->offload) {
4637                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env);
4638                 if (ret)
4639                         goto err_unlock;
4640         }
4641
4642         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
4643         if (ret < 0)
4644                 goto skip_full_check;
4645
4646         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4647                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4648                                        GFP_USER);
4649         ret = -ENOMEM;
4650         if (!env->explored_states)
4651                 goto skip_full_check;
4652
4653         ret = check_cfg(env);
4654         if (ret < 0)
4655                 goto skip_full_check;
4656
4657         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4658
4659         ret = do_check(env);
4660         if (env->cur_state) {
4661                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
4662                 env->cur_state = NULL;
4663         }
4664
4665 skip_full_check:
4666         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
4667         free_states(env);
4668
4669         if (ret == 0)
4670                 sanitize_dead_code(env);
4671
4672         if (ret == 0)
4673                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
4674                 ret = convert_ctx_accesses(env);
4675
4676         if (ret == 0)
4677                 ret = fixup_bpf_calls(env);
4678
4679         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
4680                 ret = -ENOSPC;
4681         if (log->level && !log->ubuf) {
4682                 ret = -EFAULT;
4683                 goto err_release_maps;
4684         }
4685
4686         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
4687                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
4688                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
4689                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
4690                                                           GFP_KERNEL);
4691
4692                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
4693                         ret = -ENOMEM;
4694                         goto err_release_maps;
4695                 }
4696
4697                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
4698                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
4699                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
4700
4701                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
4702                  * bpf_ld_imm64 instructions
4703                  */
4704                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
4705         }
4706
4707 err_release_maps:
4708         if (!env->prog->aux->used_maps)
4709                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
4710                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
4711                  */
4712                 release_maps(env);
4713         *prog = env->prog;
4714 err_unlock:
4715         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4716         vfree(env->insn_aux_data);
4717 err_free_env:
4718         kfree(env);
4719         return ret;
4720 }