OSDN Git Service

bpf: Fix narrow load on a bpf_sock returned from sk_lookup()
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
2  * Copyright (c) 2016 Facebook
3  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
12  * General Public License for more details.
13  */
14 #include <uapi/linux/btf.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/types.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/bpf.h>
19 #include <linux/btf.h>
20 #include <linux/bpf_verifier.h>
21 #include <linux/filter.h>
22 #include <net/netlink.h>
23 #include <linux/file.h>
24 #include <linux/vmalloc.h>
25 #include <linux/stringify.h>
26 #include <linux/bsearch.h>
27 #include <linux/sort.h>
28 #include <linux/perf_event.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30
31 #include "disasm.h"
32
33 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
34 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
35         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
36 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
37 #include <linux/bpf_types.h>
38 #undef BPF_PROG_TYPE
39 #undef BPF_MAP_TYPE
40 };
41
42 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
43  * instruction by instruction and updates register/stack state.
44  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
45  *
46  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
47  * It rejects the following programs:
48  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
49  * - if loop is present (detected via back-edge)
50  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
51  * - out of bounds or malformed jumps
52  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
53  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
54  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
55  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
56  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
57  *
58  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
59  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
60  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
61  * copied to R1.
62  *
63  * All registers are 64-bit.
64  * R0 - return register
65  * R1-R5 argument passing registers
66  * R6-R9 callee saved registers
67  * R10 - frame pointer read-only
68  *
69  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
70  * and has type PTR_TO_CTX.
71  *
72  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
73  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
74  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
75  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
76  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
77  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
78  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
79  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
80  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
81  *
82  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
83  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
84  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
85  *
86  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
87  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
88  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
89  *
90  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
91  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
92  *
93  * registers used to pass values to function calls are checked against
94  * function argument constraints.
95  *
96  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
97  * It means that the register type passed to this function must be
98  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
99  * 'pointer to map element key'
100  *
101  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
102  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
103  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
104  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
105  *
106  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
107  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
108  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
109  * the helper function as a pointer to map element key.
110  *
111  * On the kernel side the helper function looks like:
112  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
113  * {
114  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
115  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
116  *    void *value;
117  *
118  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
119  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
120  *    the stack of eBPF program.
121  * }
122  *
123  * Corresponding eBPF program may look like:
124  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
125  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
126  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
127  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
128  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
129  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
130  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
131  *
132  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
133  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
134  * and were initialized prior to this call.
135  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
136  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
137  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
138  * returns ether pointer to map value or NULL.
139  *
140  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
141  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
142  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
143  * branch. See check_cond_jmp_op().
144  *
145  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
146  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
147  *
148  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
149  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
150  * the BPF program:
151  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
152  *
153  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
154  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
155  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
156  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
157  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
158  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
159  *
160  * For each helper function that allocates a reference, such as
161  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
162  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
163  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
164  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
165  */
166
167 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
168 struct bpf_verifier_stack_elem {
169         /* verifer state is 'st'
170          * before processing instruction 'insn_idx'
171          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
172          */
173         struct bpf_verifier_state st;
174         int insn_idx;
175         int prev_insn_idx;
176         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
177 };
178
179 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
180 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
181 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
182
183 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
184 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
185                                           POISON_POINTER_DELTA))
186 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
187
188 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
189 {
190         return BPF_MAP_PTR(aux->map_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
191 }
192
193 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
194 {
195         return aux->map_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
196 }
197
198 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
199                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
200 {
201         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
202         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
203         aux->map_state = (unsigned long)map |
204                          (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
205 }
206
207 struct bpf_call_arg_meta {
208         struct bpf_map *map_ptr;
209         bool raw_mode;
210         bool pkt_access;
211         int regno;
212         int access_size;
213         s64 msize_smax_value;
214         u64 msize_umax_value;
215         int ptr_id;
216 };
217
218 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
219
220 static const struct bpf_line_info *
221 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
222 {
223         const struct bpf_line_info *linfo;
224         const struct bpf_prog *prog;
225         u32 i, nr_linfo;
226
227         prog = env->prog;
228         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
229
230         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
231                 return NULL;
232
233         linfo = prog->aux->linfo;
234         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
235                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
236                         break;
237
238         return &linfo[i - 1];
239 }
240
241 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
242                        va_list args)
243 {
244         unsigned int n;
245
246         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
247
248         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
249                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
250
251         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
252         log->kbuf[n] = '\0';
253
254         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
255                 log->len_used += n;
256         else
257                 log->ubuf = NULL;
258 }
259
260 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
261  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
262  * so the user can figure out what's wrong with the program
263  */
264 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
265                                            const char *fmt, ...)
266 {
267         va_list args;
268
269         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
270                 return;
271
272         va_start(args, fmt);
273         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
274         va_end(args);
275 }
276 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
277
278 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
279 {
280         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
281         va_list args;
282
283         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
284                 return;
285
286         va_start(args, fmt);
287         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
288         va_end(args);
289 }
290
291 static const char *ltrim(const char *s)
292 {
293         while (isspace(*s))
294                 s++;
295
296         return s;
297 }
298
299 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
300                                          u32 insn_off,
301                                          const char *prefix_fmt, ...)
302 {
303         const struct bpf_line_info *linfo;
304
305         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
306                 return;
307
308         linfo = find_linfo(env, insn_off);
309         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
310                 return;
311
312         if (prefix_fmt) {
313                 va_list args;
314
315                 va_start(args, prefix_fmt);
316                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
317                 va_end(args);
318         }
319
320         verbose(env, "%s\n",
321                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
322                                          linfo->line_off)));
323
324         env->prev_linfo = linfo;
325 }
326
327 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
328 {
329         return type == PTR_TO_PACKET ||
330                type == PTR_TO_PACKET_META;
331 }
332
333 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
334 {
335         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
336                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
337 }
338
339 static bool type_is_refcounted(enum bpf_reg_type type)
340 {
341         return type == PTR_TO_SOCKET;
342 }
343
344 static bool type_is_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
345 {
346         return type == PTR_TO_SOCKET || type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
347 }
348
349 static bool reg_is_refcounted(const struct bpf_reg_state *reg)
350 {
351         return type_is_refcounted(reg->type);
352 }
353
354 static bool reg_is_refcounted_or_null(const struct bpf_reg_state *reg)
355 {
356         return type_is_refcounted_or_null(reg->type);
357 }
358
359 static bool arg_type_is_refcounted(enum bpf_arg_type type)
360 {
361         return type == ARG_PTR_TO_SOCKET;
362 }
363
364 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
365  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
366  * released by release_reference().
367  */
368 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
369 {
370         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
371 }
372
373 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
374 static const char * const reg_type_str[] = {
375         [NOT_INIT]              = "?",
376         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
377         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
378         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
379         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
380         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
381         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
382         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
383         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
384         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
385         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
386         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
387         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
388 };
389
390 static char slot_type_char[] = {
391         [STACK_INVALID] = '?',
392         [STACK_SPILL]   = 'r',
393         [STACK_MISC]    = 'm',
394         [STACK_ZERO]    = '0',
395 };
396
397 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
398                            enum bpf_reg_liveness live)
399 {
400         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
401             verbose(env, "_");
402         if (live & REG_LIVE_READ)
403                 verbose(env, "r");
404         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
405                 verbose(env, "w");
406         if (live & REG_LIVE_DONE)
407                 verbose(env, "D");
408 }
409
410 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
411                                    const struct bpf_reg_state *reg)
412 {
413         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
414
415         return cur->frame[reg->frameno];
416 }
417
418 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
419                                  const struct bpf_func_state *state)
420 {
421         const struct bpf_reg_state *reg;
422         enum bpf_reg_type t;
423         int i;
424
425         if (state->frameno)
426                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
427         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
428                 reg = &state->regs[i];
429                 t = reg->type;
430                 if (t == NOT_INIT)
431                         continue;
432                 verbose(env, " R%d", i);
433                 print_liveness(env, reg->live);
434                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
435                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
436                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
437                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
438                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
439                         if (t == PTR_TO_STACK)
440                                 verbose(env, ",call_%d", func(env, reg)->callsite);
441                 } else {
442                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
443                         if (t != SCALAR_VALUE)
444                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
445                         if (type_is_pkt_pointer(t))
446                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
447                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
448                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
449                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
450                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
451                                         reg->map_ptr->key_size,
452                                         reg->map_ptr->value_size);
453                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
454                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
455                                  * could be a pointer whose offset is too big
456                                  * for reg->off
457                                  */
458                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
459                         } else {
460                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
461                                     reg->smin_value != S64_MIN)
462                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
463                                                 (long long)reg->smin_value);
464                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
465                                     reg->smax_value != S64_MAX)
466                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
467                                                 (long long)reg->smax_value);
468                                 if (reg->umin_value != 0)
469                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
470                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
471                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
472                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
473                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
474                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
475                                         char tn_buf[48];
476
477                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
478                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
479                                 }
480                         }
481                         verbose(env, ")");
482                 }
483         }
484         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
485                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
486                 bool valid = false;
487                 int j;
488
489                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
490                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
491                                 valid = true;
492                         types_buf[j] = slot_type_char[
493                                         state->stack[i].slot_type[j]];
494                 }
495                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
496                 if (!valid)
497                         continue;
498                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
499                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
500                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
501                         verbose(env, "=%s",
502                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
503                 else
504                         verbose(env, "=%s", types_buf);
505         }
506         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
507                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
508                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
509                         if (state->refs[i].id)
510                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
511         }
512         verbose(env, "\n");
513 }
514
515 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
516 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
517                                const struct bpf_func_state *src)        \
518 {                                                                       \
519         if (!src->FIELD)                                                \
520                 return 0;                                               \
521         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
522                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
523                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
524                 return -EFAULT;                                         \
525         }                                                               \
526         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
527                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
528         return 0;                                                       \
529 }
530 /* copy_reference_state() */
531 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
532 /* copy_stack_state() */
533 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
534 #undef COPY_STATE_FN
535
536 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
537 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
538                                   bool copy_old)                        \
539 {                                                                       \
540         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
541         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
542         int slot = size / SIZE;                                         \
543                                                                         \
544         if (size <= old_size || !size) {                                \
545                 if (copy_old)                                           \
546                         return 0;                                       \
547                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
548                 if (!size && old_size) {                                \
549                         kfree(state->FIELD);                            \
550                         state->FIELD = NULL;                            \
551                 }                                                       \
552                 return 0;                                               \
553         }                                                               \
554         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
555                                     GFP_KERNEL);                        \
556         if (!new_##FIELD)                                               \
557                 return -ENOMEM;                                         \
558         if (copy_old) {                                                 \
559                 if (state->FIELD)                                       \
560                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
561                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
562                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
563                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
564         }                                                               \
565         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
566         kfree(state->FIELD);                                            \
567         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
568         return 0;                                                       \
569 }
570 /* realloc_reference_state() */
571 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
572 /* realloc_stack_state() */
573 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
574 #undef REALLOC_STATE_FN
575
576 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
577  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
578  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
579  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
580  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
581  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
582  */
583 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
584                               int refs_size, bool copy_old)
585 {
586         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
587         if (err)
588                 return err;
589         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
590 }
591
592 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
593  * this new pointer reference.
594  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
595  * On failure, returns a negative errno.
596  */
597 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
598 {
599         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
600         int new_ofs = state->acquired_refs;
601         int id, err;
602
603         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
604         if (err)
605                 return err;
606         id = ++env->id_gen;
607         state->refs[new_ofs].id = id;
608         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
609
610         return id;
611 }
612
613 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
614 static int __release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
615 {
616         int i, last_idx;
617
618         if (!ptr_id)
619                 return -EFAULT;
620
621         last_idx = state->acquired_refs - 1;
622         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
623                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
624                         if (last_idx && i != last_idx)
625                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
626                                        sizeof(*state->refs));
627                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
628                         state->acquired_refs--;
629                         return 0;
630                 }
631         }
632         return -EFAULT;
633 }
634
635 /* variation on the above for cases where we expect that there must be an
636  * outstanding reference for the specified ptr_id.
637  */
638 static int release_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int ptr_id)
639 {
640         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
641         int err;
642
643         err = __release_reference_state(state, ptr_id);
644         if (WARN_ON_ONCE(err != 0))
645                 verbose(env, "verifier internal error: can't release reference\n");
646         return err;
647 }
648
649 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
650                                     struct bpf_func_state *src)
651 {
652         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
653         if (err)
654                 return err;
655         err = copy_reference_state(dst, src);
656         if (err)
657                 return err;
658         return 0;
659 }
660
661 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
662 {
663         if (!state)
664                 return;
665         kfree(state->refs);
666         kfree(state->stack);
667         kfree(state);
668 }
669
670 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
671                                 bool free_self)
672 {
673         int i;
674
675         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
676                 free_func_state(state->frame[i]);
677                 state->frame[i] = NULL;
678         }
679         if (free_self)
680                 kfree(state);
681 }
682
683 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
684  * when necessary to accommodate larger src stack
685  */
686 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
687                            const struct bpf_func_state *src)
688 {
689         int err;
690
691         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
692                                  false);
693         if (err)
694                 return err;
695         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
696         err = copy_reference_state(dst, src);
697         if (err)
698                 return err;
699         return copy_stack_state(dst, src);
700 }
701
702 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
703                                const struct bpf_verifier_state *src)
704 {
705         struct bpf_func_state *dst;
706         int i, err;
707
708         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
709         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
710                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
711                 dst_state->frame[i] = NULL;
712         }
713         dst_state->speculative = src->speculative;
714         dst_state->curframe = src->curframe;
715         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
716                 dst = dst_state->frame[i];
717                 if (!dst) {
718                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
719                         if (!dst)
720                                 return -ENOMEM;
721                         dst_state->frame[i] = dst;
722                 }
723                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
724                 if (err)
725                         return err;
726         }
727         return 0;
728 }
729
730 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
731                      int *insn_idx)
732 {
733         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
734         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
735         int err;
736
737         if (env->head == NULL)
738                 return -ENOENT;
739
740         if (cur) {
741                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
742                 if (err)
743                         return err;
744         }
745         if (insn_idx)
746                 *insn_idx = head->insn_idx;
747         if (prev_insn_idx)
748                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
749         elem = head->next;
750         free_verifier_state(&head->st, false);
751         kfree(head);
752         env->head = elem;
753         env->stack_size--;
754         return 0;
755 }
756
757 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
758                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
759                                              bool speculative)
760 {
761         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
762         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
763         int err;
764
765         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
766         if (!elem)
767                 goto err;
768
769         elem->insn_idx = insn_idx;
770         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
771         elem->next = env->head;
772         env->head = elem;
773         env->stack_size++;
774         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
775         if (err)
776                 goto err;
777         elem->st.speculative |= speculative;
778         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
779                 verbose(env, "BPF program is too complex\n");
780                 goto err;
781         }
782         return &elem->st;
783 err:
784         free_verifier_state(env->cur_state, true);
785         env->cur_state = NULL;
786         /* pop all elements and return */
787         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
788         return NULL;
789 }
790
791 #define CALLER_SAVED_REGS 6
792 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
793         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
794 };
795
796 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
797
798 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
799  * known to have the value @imm.
800  */
801 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
802 {
803         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
804         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
805                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
806         reg->var_off = tnum_const(imm);
807         reg->smin_value = (s64)imm;
808         reg->smax_value = (s64)imm;
809         reg->umin_value = imm;
810         reg->umax_value = imm;
811 }
812
813 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
814  * used only on registers holding a pointer type.
815  */
816 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
817 {
818         __mark_reg_known(reg, 0);
819 }
820
821 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
822 {
823         __mark_reg_known(reg, 0);
824         reg->type = SCALAR_VALUE;
825 }
826
827 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
828                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
829 {
830         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
831                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
832                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
833                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
834                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
835                 return;
836         }
837         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
838 }
839
840 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
841 {
842         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
843 }
844
845 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
846 {
847         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
848                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
849 }
850
851 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
852 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
853                                     enum bpf_reg_type which)
854 {
855         /* The register can already have a range from prior markings.
856          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
857          * origin.
858          */
859         return reg->type == which &&
860                reg->id == 0 &&
861                reg->off == 0 &&
862                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
863 }
864
865 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
866 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
867 {
868         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
869         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
870                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
871         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
872         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
873                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
874         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
875         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
876                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
877 }
878
879 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
880 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
881 {
882         /* Learn sign from signed bounds.
883          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
884          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
885          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
886          */
887         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
888                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
889                                                           reg->umin_value);
890                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
891                                                           reg->umax_value);
892                 return;
893         }
894         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
895          * boundary, so we must be careful.
896          */
897         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
898                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
899                  * is positive, hence safe.
900                  */
901                 reg->smin_value = reg->umin_value;
902                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
903                                                           reg->umax_value);
904         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
905                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
906                  * is negative, hence safe.
907                  */
908                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
909                                                           reg->umin_value);
910                 reg->smax_value = reg->umax_value;
911         }
912 }
913
914 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
915 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
916 {
917         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
918                                       tnum_range(reg->umin_value,
919                                                  reg->umax_value));
920 }
921
922 /* Reset the min/max bounds of a register */
923 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
924 {
925         reg->smin_value = S64_MIN;
926         reg->smax_value = S64_MAX;
927         reg->umin_value = 0;
928         reg->umax_value = U64_MAX;
929 }
930
931 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
932 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
933 {
934         /*
935          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
936          * padding between 'type' and union
937          */
938         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
939         reg->type = SCALAR_VALUE;
940         reg->var_off = tnum_unknown;
941         reg->frameno = 0;
942         __mark_reg_unbounded(reg);
943 }
944
945 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
946                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
947 {
948         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
949                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
950                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
951                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
952                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
953                 return;
954         }
955         __mark_reg_unknown(regs + regno);
956 }
957
958 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
959 {
960         __mark_reg_unknown(reg);
961         reg->type = NOT_INIT;
962 }
963
964 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
965                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
966 {
967         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
968                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
969                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
970                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
971                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
972                 return;
973         }
974         __mark_reg_not_init(regs + regno);
975 }
976
977 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
978                            struct bpf_func_state *state)
979 {
980         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
981         int i;
982
983         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
984                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
985                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
986                 regs[i].parent = NULL;
987         }
988
989         /* frame pointer */
990         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
991         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
992         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
993
994         /* 1st arg to a function */
995         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
996         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
997 }
998
999 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1000 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1001                             struct bpf_func_state *state,
1002                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1003 {
1004         state->callsite = callsite;
1005         state->frameno = frameno;
1006         state->subprogno = subprogno;
1007         init_reg_state(env, state);
1008 }
1009
1010 enum reg_arg_type {
1011         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1012         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1013         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1014 };
1015
1016 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1017 {
1018         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1019                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1020 }
1021
1022 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1023 {
1024         struct bpf_subprog_info *p;
1025
1026         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1027                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1028         if (!p)
1029                 return -ENOENT;
1030         return p - env->subprog_info;
1031
1032 }
1033
1034 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1035 {
1036         int insn_cnt = env->prog->len;
1037         int ret;
1038
1039         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1040                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1041                 return -EINVAL;
1042         }
1043         ret = find_subprog(env, off);
1044         if (ret >= 0)
1045                 return 0;
1046         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1047                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1048                 return -E2BIG;
1049         }
1050         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1051         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1052              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1053         return 0;
1054 }
1055
1056 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1057 {
1058         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1059         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1060         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1061         int insn_cnt = env->prog->len;
1062
1063         /* Add entry function. */
1064         ret = add_subprog(env, 0);
1065         if (ret < 0)
1066                 return ret;
1067
1068         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1069         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1070                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1071                         continue;
1072                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1073                         continue;
1074                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1075                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1076                         return -EPERM;
1077                 }
1078                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1079                 if (ret < 0)
1080                         return ret;
1081         }
1082
1083         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1084          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1085          */
1086         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1087
1088         if (env->log.level > 1)
1089                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1090                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1091
1092         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1093         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1094         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1095         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1096                 u8 code = insn[i].code;
1097
1098                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
1099                         goto next;
1100                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1101                         goto next;
1102                 off = i + insn[i].off + 1;
1103                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1104                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1105                         return -EINVAL;
1106                 }
1107 next:
1108                 if (i == subprog_end - 1) {
1109                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1110                          * the last insn of the subprog should be either exit
1111                          * or unconditional jump back
1112                          */
1113                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1114                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1115                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1116                                 return -EINVAL;
1117                         }
1118                         subprog_start = subprog_end;
1119                         cur_subprog++;
1120                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1121                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1122                 }
1123         }
1124         return 0;
1125 }
1126
1127 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1128  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1129  */
1130 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1131                          const struct bpf_reg_state *state,
1132                          struct bpf_reg_state *parent)
1133 {
1134         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1135
1136         while (parent) {
1137                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1138                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1139                         break;
1140                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1141                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1142                                 reg_type_str[parent->type],
1143                                 parent->var_off.value, parent->off);
1144                         return -EFAULT;
1145                 }
1146                 /* ... then we depend on parent's value */
1147                 parent->live |= REG_LIVE_READ;
1148                 state = parent;
1149                 parent = state->parent;
1150                 writes = true;
1151         }
1152         return 0;
1153 }
1154
1155 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1156                          enum reg_arg_type t)
1157 {
1158         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1159         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1160         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1161
1162         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1163                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1164                 return -EINVAL;
1165         }
1166
1167         if (t == SRC_OP) {
1168                 /* check whether register used as source operand can be read */
1169                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
1170                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1171                         return -EACCES;
1172                 }
1173                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1174                 if (regno != BPF_REG_FP)
1175                         return mark_reg_read(env, &regs[regno],
1176                                              regs[regno].parent);
1177         } else {
1178                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1179                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1180                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1181                         return -EACCES;
1182                 }
1183                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1184                 if (t == DST_OP)
1185                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1186         }
1187         return 0;
1188 }
1189
1190 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1191 {
1192         switch (type) {
1193         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1194         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1195         case PTR_TO_STACK:
1196         case PTR_TO_CTX:
1197         case PTR_TO_PACKET:
1198         case PTR_TO_PACKET_META:
1199         case PTR_TO_PACKET_END:
1200         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1201         case CONST_PTR_TO_MAP:
1202         case PTR_TO_SOCKET:
1203         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1204                 return true;
1205         default:
1206                 return false;
1207         }
1208 }
1209
1210 /* Does this register contain a constant zero? */
1211 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1212 {
1213         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1214 }
1215
1216 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1217  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1218  */
1219 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1220                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1221                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1222 {
1223         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1224         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1225         enum bpf_reg_type type;
1226
1227         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1228                                  state->acquired_refs, true);
1229         if (err)
1230                 return err;
1231         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1232          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1233          */
1234         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1235             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1236             size != BPF_REG_SIZE) {
1237                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1238                 return -EACCES;
1239         }
1240
1241         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1242         if (value_regno >= 0 &&
1243             is_spillable_regtype((type = cur->regs[value_regno].type))) {
1244
1245                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1246                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1247                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1248                         return -EACCES;
1249                 }
1250
1251                 if (state != cur && type == PTR_TO_STACK) {
1252                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1253                         return -EINVAL;
1254                 }
1255
1256                 /* save register state */
1257                 state->stack[spi].spilled_ptr = cur->regs[value_regno];
1258                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1259
1260                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1261                         if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC &&
1262                             !env->allow_ptr_leaks) {
1263                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
1264                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
1265
1266                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
1267                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
1268                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
1269                                  * (speculative store bypass)
1270                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
1271                                  * store of zero.
1272                                  */
1273                                 if (*poff && *poff != soff) {
1274                                         /* disallow programs where single insn stores
1275                                          * into two different stack slots, since verifier
1276                                          * cannot sanitize them
1277                                          */
1278                                         verbose(env,
1279                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
1280                                                 insn_idx, *poff, soff);
1281                                         return -EINVAL;
1282                                 }
1283                                 *poff = soff;
1284                         }
1285                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1286                 }
1287         } else {
1288                 u8 type = STACK_MISC;
1289
1290                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
1291                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
1292                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
1293                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
1294                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1295                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
1296
1297                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1298                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1299                  * when stack slots are partially written.
1300                  * This heuristic means that read propagation will be
1301                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1302                  * to stack slots all the way to first state when programs
1303                  * writes+reads less than 8 bytes
1304                  */
1305                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1306                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1307
1308                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1309                 if (value_regno >= 0 &&
1310                     register_is_null(&cur->regs[value_regno]))
1311                         type = STACK_ZERO;
1312
1313                 /* Mark slots affected by this stack write. */
1314                 for (i = 0; i < size; i++)
1315                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
1316                                 type;
1317         }
1318         return 0;
1319 }
1320
1321 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
1322                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
1323                             int off, int size, int value_regno)
1324 {
1325         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1326         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1327         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1328         u8 *stype;
1329
1330         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
1331                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
1332                         off, size);
1333                 return -EACCES;
1334         }
1335         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
1336
1337         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
1338                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1339                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1340                         return -EACCES;
1341                 }
1342                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1343                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
1344                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
1345                                 return -EACCES;
1346                         }
1347                 }
1348
1349                 if (value_regno >= 0) {
1350                         /* restore register state from stack */
1351                         state->regs[value_regno] = reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
1352                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
1353                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
1354                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
1355                          */
1356                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1357                 }
1358                 mark_reg_read(env, &reg_state->stack[spi].spilled_ptr,
1359                               reg_state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
1360                 return 0;
1361         } else {
1362                 int zeros = 0;
1363
1364                 for (i = 0; i < size; i++) {
1365                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
1366                                 continue;
1367                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
1368                                 zeros++;
1369                                 continue;
1370                         }
1371                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
1372                                 off, i, size);
1373                         return -EACCES;
1374                 }
1375                 mark_reg_read(env, &reg_state->stack[spi].spilled_ptr,
1376                               reg_state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
1377                 if (value_regno >= 0) {
1378                         if (zeros == size) {
1379                                 /* any size read into register is zero extended,
1380                                  * so the whole register == const_zero
1381                                  */
1382                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
1383                         } else {
1384                                 /* have read misc data from the stack */
1385                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
1386                         }
1387                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1388                 }
1389                 return 0;
1390         }
1391 }
1392
1393 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
1394                               const struct bpf_reg_state *reg,
1395                               int off, int size)
1396 {
1397         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
1398          * can determine what type of data were returned. See
1399          * check_stack_read().
1400          */
1401         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1402                 char tn_buf[48];
1403
1404                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1405                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1406                         tn_buf, off, size);
1407                 return -EACCES;
1408         }
1409
1410         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1411                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
1412                 return -EACCES;
1413         }
1414
1415         return 0;
1416 }
1417
1418 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
1419 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1420                               int size, bool zero_size_allowed)
1421 {
1422         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1423         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
1424
1425         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1426             off + size > map->value_size) {
1427                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
1428                         map->value_size, off, size);
1429                 return -EACCES;
1430         }
1431         return 0;
1432 }
1433
1434 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
1435 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1436                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
1437 {
1438         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1439         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1440         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
1441         int err;
1442
1443         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
1444          * need to try adding each of min_value and max_value to off
1445          * to make sure our theoretical access will be safe.
1446          */
1447         if (env->log.level)
1448                 print_verifier_state(env, state);
1449
1450         /* The minimum value is only important with signed
1451          * comparisons where we can't assume the floor of a
1452          * value is 0.  If we are using signed variables for our
1453          * index'es we need to make sure that whatever we use
1454          * will have a set floor within our range.
1455          */
1456         if (reg->smin_value < 0 &&
1457             (reg->smin_value == S64_MIN ||
1458              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
1459               reg->smin_value + off < 0)) {
1460                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1461                         regno);
1462                 return -EACCES;
1463         }
1464         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
1465                                  zero_size_allowed);
1466         if (err) {
1467                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
1468                         regno);
1469                 return err;
1470         }
1471
1472         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
1473          * sure we won't do bad things.
1474          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
1475          */
1476         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
1477                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
1478                         regno);
1479                 return -EACCES;
1480         }
1481         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
1482                                  zero_size_allowed);
1483         if (err)
1484                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
1485                         regno);
1486         return err;
1487 }
1488
1489 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
1490
1491 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
1492                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
1493                                        enum bpf_access_type t)
1494 {
1495         switch (env->prog->type) {
1496         /* Program types only with direct read access go here! */
1497         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
1498         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
1499         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
1500         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
1501         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
1502         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
1503                 if (t == BPF_WRITE)
1504                         return false;
1505                 /* fallthrough */
1506
1507         /* Program types with direct read + write access go here! */
1508         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
1509         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
1510         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
1511         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
1512         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
1513         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
1514                 if (meta)
1515                         return meta->pkt_access;
1516
1517                 env->seen_direct_write = true;
1518                 return true;
1519         default:
1520                 return false;
1521         }
1522 }
1523
1524 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1525                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
1526 {
1527         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1528         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1529
1530         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1531             (u64)off + size > reg->range) {
1532                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
1533                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
1534                 return -EACCES;
1535         }
1536         return 0;
1537 }
1538
1539 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1540                                int size, bool zero_size_allowed)
1541 {
1542         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1543         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1544         int err;
1545
1546         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
1547          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
1548          * offset.
1549          */
1550
1551         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
1552          * detail to prove they're safe.
1553          */
1554         if (reg->smin_value < 0) {
1555                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1556                         regno);
1557                 return -EACCES;
1558         }
1559         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
1560         if (err) {
1561                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
1562                 return err;
1563         }
1564
1565         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
1566          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
1567          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
1568          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
1569          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
1570          */
1571         env->prog->aux->max_pkt_offset =
1572                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
1573                       off + reg->umax_value + size - 1);
1574
1575         return err;
1576 }
1577
1578 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
1579 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
1580                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
1581 {
1582         struct bpf_insn_access_aux info = {
1583                 .reg_type = *reg_type,
1584         };
1585
1586         if (env->ops->is_valid_access &&
1587             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
1588                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
1589                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
1590                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
1591                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
1592                  * will only allow for whole field access and rejects any other
1593                  * type of narrower access.
1594                  */
1595                 *reg_type = info.reg_type;
1596
1597                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
1598                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
1599                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
1600                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
1601                 return 0;
1602         }
1603
1604         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
1605         return -EACCES;
1606 }
1607
1608 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
1609                                   int size)
1610 {
1611         if (size < 0 || off < 0 ||
1612             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
1613                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
1614                         off, size);
1615                 return -EACCES;
1616         }
1617         return 0;
1618 }
1619
1620 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
1621                              u32 regno, int off, int size,
1622                              enum bpf_access_type t)
1623 {
1624         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1625         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1626         struct bpf_insn_access_aux info = {};
1627
1628         if (reg->smin_value < 0) {
1629                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1630                         regno);
1631                 return -EACCES;
1632         }
1633
1634         if (!bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info)) {
1635                 verbose(env, "invalid bpf_sock access off=%d size=%d\n",
1636                         off, size);
1637                 return -EACCES;
1638         }
1639
1640         env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
1641
1642         return 0;
1643 }
1644
1645 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
1646                                const struct bpf_reg_state *reg)
1647 {
1648         if (allow_ptr_leaks)
1649                 return false;
1650
1651         return reg->type != SCALAR_VALUE;
1652 }
1653
1654 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1655 {
1656         return cur_regs(env) + regno;
1657 }
1658
1659 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1660 {
1661         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
1662 }
1663
1664 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1665 {
1666         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1667
1668         return reg->type == PTR_TO_CTX ||
1669                reg->type == PTR_TO_SOCKET;
1670 }
1671
1672 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1673 {
1674         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1675
1676         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1677 }
1678
1679 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1680 {
1681         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1682
1683         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
1684         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
1685 }
1686
1687 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1688                                    const struct bpf_reg_state *reg,
1689                                    int off, int size, bool strict)
1690 {
1691         struct tnum reg_off;
1692         int ip_align;
1693
1694         /* Byte size accesses are always allowed. */
1695         if (!strict || size == 1)
1696                 return 0;
1697
1698         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
1699          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
1700          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
1701          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
1702          * to this code only in strict mode where we want to emulate
1703          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
1704          * unconditional IP align value of '2'.
1705          */
1706         ip_align = 2;
1707
1708         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1709         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1710                 char tn_buf[48];
1711
1712                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1713                 verbose(env,
1714                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1715                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1716                 return -EACCES;
1717         }
1718
1719         return 0;
1720 }
1721
1722 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1723                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1724                                        const char *pointer_desc,
1725                                        int off, int size, bool strict)
1726 {
1727         struct tnum reg_off;
1728
1729         /* Byte size accesses are always allowed. */
1730         if (!strict || size == 1)
1731                 return 0;
1732
1733         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1734         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1735                 char tn_buf[48];
1736
1737                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1738                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1739                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1740                 return -EACCES;
1741         }
1742
1743         return 0;
1744 }
1745
1746 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1747                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
1748                                int size, bool strict_alignment_once)
1749 {
1750         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
1751         const char *pointer_desc = "";
1752
1753         switch (reg->type) {
1754         case PTR_TO_PACKET:
1755         case PTR_TO_PACKET_META:
1756                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1757                  * right in front, treat it the very same way.
1758                  */
1759                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1760         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1761                 pointer_desc = "flow keys ";
1762                 break;
1763         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1764                 pointer_desc = "value ";
1765                 break;
1766         case PTR_TO_CTX:
1767                 pointer_desc = "context ";
1768                 break;
1769         case PTR_TO_STACK:
1770                 pointer_desc = "stack ";
1771                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
1772                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
1773                  * aligned.
1774                  */
1775                 strict = true;
1776                 break;
1777         case PTR_TO_SOCKET:
1778                 pointer_desc = "sock ";
1779                 break;
1780         default:
1781                 break;
1782         }
1783         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1784                                            strict);
1785 }
1786
1787 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
1788                               const struct bpf_func_state *func,
1789                               int off)
1790 {
1791         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
1792
1793         if (stack >= -off)
1794                 return 0;
1795
1796         /* update known max for given subprogram */
1797         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
1798         return 0;
1799 }
1800
1801 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
1802  * and recursively walk all callees that given function can call.
1803  * Ignore jump and exit insns.
1804  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
1805  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
1806  */
1807 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
1808 {
1809         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
1810         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1811         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1812         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
1813         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
1814
1815 process_func:
1816         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
1817          * of interpreter stack size
1818          */
1819         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
1820         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
1821                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
1822                         frame + 1, depth);
1823                 return -EACCES;
1824         }
1825 continue_func:
1826         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
1827         for (; i < subprog_end; i++) {
1828                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1829                         continue;
1830                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1831                         continue;
1832                 /* remember insn and function to return to */
1833                 ret_insn[frame] = i + 1;
1834                 ret_prog[frame] = idx;
1835
1836                 /* find the callee */
1837                 i = i + insn[i].imm + 1;
1838                 idx = find_subprog(env, i);
1839                 if (idx < 0) {
1840                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
1841                                   i);
1842                         return -EFAULT;
1843                 }
1844                 frame++;
1845                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
1846                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. Call stack is too deep\n");
1847                         return -EFAULT;
1848                 }
1849                 goto process_func;
1850         }
1851         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
1852          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
1853          */
1854         if (frame == 0)
1855                 return 0;
1856         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
1857         frame--;
1858         i = ret_insn[frame];
1859         idx = ret_prog[frame];
1860         goto continue_func;
1861 }
1862
1863 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
1864 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
1865                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
1866 {
1867         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
1868
1869         subprog = find_subprog(env, start);
1870         if (subprog < 0) {
1871                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
1872                           start);
1873                 return -EFAULT;
1874         }
1875         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
1876 }
1877 #endif
1878
1879 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
1880                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
1881 {
1882         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
1883          * its original, unmodified form.
1884          */
1885
1886         if (reg->off) {
1887                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
1888                         regno, reg->off);
1889                 return -EACCES;
1890         }
1891
1892         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1893                 char tn_buf[48];
1894
1895                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1896                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
1897                 return -EACCES;
1898         }
1899
1900         return 0;
1901 }
1902
1903 /* truncate register to smaller size (in bytes)
1904  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
1905  */
1906 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
1907 {
1908         u64 mask;
1909
1910         /* clear high bits in bit representation */
1911         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
1912
1913         /* fix arithmetic bounds */
1914         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
1915         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
1916                 reg->umin_value &= mask;
1917                 reg->umax_value &= mask;
1918         } else {
1919                 reg->umin_value = 0;
1920                 reg->umax_value = mask;
1921         }
1922         reg->smin_value = reg->umin_value;
1923         reg->smax_value = reg->umax_value;
1924 }
1925
1926 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1927  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1928  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1929  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1930  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1931  */
1932 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
1933                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1934                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
1935 {
1936         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1937         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1938         struct bpf_func_state *state;
1939         int size, err = 0;
1940
1941         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1942         if (size < 0)
1943                 return size;
1944
1945         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1946         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
1947         if (err)
1948                 return err;
1949
1950         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1951         off += reg->off;
1952
1953         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1954                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1955                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1956                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1957                         return -EACCES;
1958                 }
1959
1960                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
1961                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1962                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1963
1964         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1965                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1966
1967                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1968                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1969                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1970                         return -EACCES;
1971                 }
1972
1973                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
1974                 if (err < 0)
1975                         return err;
1976
1977                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1978                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1979                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1980                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
1981                          * case, we know the offset is zero.
1982                          */
1983                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1984                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1985                         else
1986                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
1987                                                     value_regno);
1988                         regs[value_regno].type = reg_type;
1989                 }
1990
1991         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1992                 off += reg->var_off.value;
1993                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
1994                 if (err)
1995                         return err;
1996
1997                 state = func(env, reg);
1998                 err = update_stack_depth(env, state, off);
1999                 if (err)
2000                         return err;
2001
2002                 if (t == BPF_WRITE)
2003                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
2004                                                 value_regno, insn_idx);
2005                 else
2006                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
2007                                                value_regno);
2008         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
2009                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
2010                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
2011                         return -EACCES;
2012                 }
2013                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2014                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2015                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
2016                                 value_regno);
2017                         return -EACCES;
2018                 }
2019                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
2020                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2021                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2022         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
2023                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2024                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2025                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
2026                                 value_regno);
2027                         return -EACCES;
2028                 }
2029
2030                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
2031                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2032                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2033         } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET) {
2034                 if (t == BPF_WRITE) {
2035                         verbose(env, "cannot write into socket\n");
2036                         return -EACCES;
2037                 }
2038                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
2039                 if (!err && value_regno >= 0)
2040                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2041         } else {
2042                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
2043                         reg_type_str[reg->type]);
2044                 return -EACCES;
2045         }
2046
2047         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
2048             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
2049                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
2050                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
2051         }
2052         return err;
2053 }
2054
2055 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
2056 {
2057         int err;
2058
2059         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
2060             insn->imm != 0) {
2061                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
2062                 return -EINVAL;
2063         }
2064
2065         /* check src1 operand */
2066         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2067         if (err)
2068                 return err;
2069
2070         /* check src2 operand */
2071         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2072         if (err)
2073                 return err;
2074
2075         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2076                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
2077                 return -EACCES;
2078         }
2079
2080         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
2081             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
2082             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg)) {
2083                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
2084                         insn->dst_reg,
2085                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
2086                 return -EACCES;
2087         }
2088
2089         /* check whether atomic_add can read the memory */
2090         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2091                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
2092         if (err)
2093                 return err;
2094
2095         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
2096         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2097                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
2098 }
2099
2100 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
2101  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
2102  * and all elements of stack are initialized.
2103  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
2104  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
2105  */
2106 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2107                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
2108                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
2109 {
2110         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2111         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
2112         int off, i, slot, spi;
2113
2114         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
2115                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
2116                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
2117                     register_is_null(reg))
2118                         return 0;
2119
2120                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2121                         reg_type_str[reg->type],
2122                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
2123                 return -EACCES;
2124         }
2125
2126         /* Only allow fixed-offset stack reads */
2127         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2128                 char tn_buf[48];
2129
2130                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2131                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
2132                         regno, tn_buf);
2133                 return -EACCES;
2134         }
2135         off = reg->off + reg->var_off.value;
2136         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
2137             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
2138                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
2139                         regno, off, access_size);
2140                 return -EACCES;
2141         }
2142
2143         if (meta && meta->raw_mode) {
2144                 meta->access_size = access_size;
2145                 meta->regno = regno;
2146                 return 0;
2147         }
2148
2149         for (i = 0; i < access_size; i++) {
2150                 u8 *stype;
2151
2152                 slot = -(off + i) - 1;
2153                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2154                 if (state->allocated_stack <= slot)
2155                         goto err;
2156                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2157                 if (*stype == STACK_MISC)
2158                         goto mark;
2159                 if (*stype == STACK_ZERO) {
2160                         /* helper can write anything into the stack */
2161                         *stype = STACK_MISC;
2162                         goto mark;
2163                 }
2164 err:
2165                 verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
2166                         off, i, access_size);
2167                 return -EACCES;
2168 mark:
2169                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
2170                  * the whole slot to be marked as 'read'
2171                  */
2172                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
2173                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
2174         }
2175         return update_stack_depth(env, state, off);
2176 }
2177
2178 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2179                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
2180                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
2181 {
2182         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2183
2184         switch (reg->type) {
2185         case PTR_TO_PACKET:
2186         case PTR_TO_PACKET_META:
2187                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
2188                                            zero_size_allowed);
2189         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2190                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
2191                                         zero_size_allowed);
2192         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
2193                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
2194                                             zero_size_allowed, meta);
2195         }
2196 }
2197
2198 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
2199 {
2200         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
2201                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
2202                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
2203 }
2204
2205 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
2206 {
2207         return type == ARG_CONST_SIZE ||
2208                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
2209 }
2210
2211 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2212                           enum bpf_arg_type arg_type,
2213                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
2214 {
2215         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2216         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
2217         int err = 0;
2218
2219         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
2220                 return 0;
2221
2222         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
2223         if (err)
2224                 return err;
2225
2226         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
2227                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
2228                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
2229                                 regno);
2230                         return -EACCES;
2231                 }
2232                 return 0;
2233         }
2234
2235         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
2236             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
2237                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
2238                 return -EACCES;
2239         }
2240
2241         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
2242             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
2243             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
2244                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2245                 if (!type_is_pkt_pointer(type) && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2246                     type != expected_type)
2247                         goto err_type;
2248         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
2249                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
2250                 expected_type = SCALAR_VALUE;
2251                 if (type != expected_type)
2252                         goto err_type;
2253         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
2254                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
2255                 if (type != expected_type)
2256                         goto err_type;
2257         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
2258                 expected_type = PTR_TO_CTX;
2259                 if (type != expected_type)
2260                         goto err_type;
2261                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2262                 if (err < 0)
2263                         return err;
2264         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
2265                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
2266                 if (type != expected_type)
2267                         goto err_type;
2268                 if (meta->ptr_id || !reg->id) {
2269                         verbose(env, "verifier internal error: mismatched references meta=%d, reg=%d\n",
2270                                 meta->ptr_id, reg->id);
2271                         return -EFAULT;
2272                 }
2273                 meta->ptr_id = reg->id;
2274         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
2275                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2276                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
2277                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
2278                  * happens during stack boundary checking.
2279                  */
2280                 if (register_is_null(reg) &&
2281                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
2282                         /* final test in check_stack_boundary() */;
2283                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
2284                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2285                          type != expected_type)
2286                         goto err_type;
2287                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
2288         } else {
2289                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
2290                 return -EFAULT;
2291         }
2292
2293         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
2294                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
2295                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
2296         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
2297                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
2298                  * check that [key, key + map->key_size) are within
2299                  * stack limits and initialized
2300                  */
2301                 if (!meta->map_ptr) {
2302                         /* in function declaration map_ptr must come before
2303                          * map_key, so that it's verified and known before
2304                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
2305                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
2306                          */
2307                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
2308                         return -EACCES;
2309                 }
2310                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
2311                                               meta->map_ptr->key_size, false,
2312                                               NULL);
2313         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
2314                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
2315                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
2316                  * check [value, value + map->value_size) validity
2317                  */
2318                 if (!meta->map_ptr) {
2319                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
2320                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
2321                         return -EACCES;
2322                 }
2323                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
2324                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
2325                                               meta->map_ptr->value_size, false,
2326                                               meta);
2327         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
2328                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
2329
2330                 /* remember the mem_size which may be used later
2331                  * to refine return values.
2332                  */
2333                 meta->msize_smax_value = reg->smax_value;
2334                 meta->msize_umax_value = reg->umax_value;
2335
2336                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
2337                  * happens using its boundaries.
2338                  */
2339                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
2340                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
2341                          * mode so that the program is required to
2342                          * initialize all the memory that the helper could
2343                          * just partially fill up.
2344                          */
2345                         meta = NULL;
2346
2347                 if (reg->smin_value < 0) {
2348                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
2349                                 regno);
2350                         return -EACCES;
2351                 }
2352
2353                 if (reg->umin_value == 0) {
2354                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
2355                                                       zero_size_allowed,
2356                                                       meta);
2357                         if (err)
2358                                 return err;
2359                 }
2360
2361                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
2362                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
2363                                 regno);
2364                         return -EACCES;
2365                 }
2366                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
2367                                               reg->umax_value,
2368                                               zero_size_allowed, meta);
2369         }
2370
2371         return err;
2372 err_type:
2373         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2374                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
2375         return -EACCES;
2376 }
2377
2378 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
2379                                         struct bpf_map *map, int func_id)
2380 {
2381         if (!map)
2382                 return 0;
2383
2384         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
2385         switch (map->map_type) {
2386         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
2387                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
2388                         goto error;
2389                 break;
2390         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
2391                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
2392                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
2393                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
2394                         goto error;
2395                 break;
2396         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
2397                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
2398                         goto error;
2399                 break;
2400         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
2401                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
2402                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
2403                         goto error;
2404                 break;
2405         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
2406         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
2407                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
2408                         goto error;
2409                 break;
2410         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
2411          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
2412          * for now.
2413          */
2414         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
2415                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2416                         goto error;
2417                 break;
2418         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
2419          * appear.
2420          */
2421         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
2422         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
2423                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2424                         goto error;
2425                 break;
2426         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
2427         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
2428                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
2429                         goto error;
2430                 break;
2431         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
2432                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
2433                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
2434                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2435                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
2436                         goto error;
2437                 break;
2438         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
2439                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
2440                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
2441                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2442                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
2443                         goto error;
2444                 break;
2445         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
2446                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
2447                         goto error;
2448                 break;
2449         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
2450         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
2451                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
2452                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
2453                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
2454                         goto error;
2455                 break;
2456         default:
2457                 break;
2458         }
2459
2460         /* ... and second from the function itself. */
2461         switch (func_id) {
2462         case BPF_FUNC_tail_call:
2463                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
2464                         goto error;
2465                 if (env->subprog_cnt > 1) {
2466                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
2467                         return -EINVAL;
2468                 }
2469                 break;
2470         case BPF_FUNC_perf_event_read:
2471         case BPF_FUNC_perf_event_output:
2472         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
2473                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
2474                         goto error;
2475                 break;
2476         case BPF_FUNC_get_stackid:
2477                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
2478                         goto error;
2479                 break;
2480         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
2481         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
2482                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
2483                         goto error;
2484                 break;
2485         case BPF_FUNC_redirect_map:
2486                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
2487                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
2488                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
2489                         goto error;
2490                 break;
2491         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
2492         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
2493         case BPF_FUNC_sock_map_update:
2494                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
2495                         goto error;
2496                 break;
2497         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
2498         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
2499         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
2500                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
2501                         goto error;
2502                 break;
2503         case BPF_FUNC_get_local_storage:
2504                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
2505                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
2506                         goto error;
2507                 break;
2508         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
2509                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
2510                         goto error;
2511                 break;
2512         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
2513         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
2514         case BPF_FUNC_map_push_elem:
2515                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
2516                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
2517                         goto error;
2518                 break;
2519         default:
2520                 break;
2521         }
2522
2523         return 0;
2524 error:
2525         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
2526                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
2527         return -EINVAL;
2528 }
2529
2530 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2531 {
2532         int count = 0;
2533
2534         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2535                 count++;
2536         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2537                 count++;
2538         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2539                 count++;
2540         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2541                 count++;
2542         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2543                 count++;
2544
2545         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
2546          * which is sufficient for the helper functions we have
2547          * right now.
2548          */
2549         return count <= 1;
2550 }
2551
2552 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
2553                                     enum bpf_arg_type arg_next)
2554 {
2555         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
2556                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
2557                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
2558                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
2559 }
2560
2561 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2562 {
2563         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
2564          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
2565          * to be paired, so make sure there's no buggy
2566          * helper function specification.
2567          */
2568         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
2569             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
2570             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
2571             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
2572             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
2573             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
2574                 return false;
2575
2576         return true;
2577 }
2578
2579 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2580 {
2581         int count = 0;
2582
2583         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg1_type))
2584                 count++;
2585         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg2_type))
2586                 count++;
2587         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg3_type))
2588                 count++;
2589         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg4_type))
2590                 count++;
2591         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg5_type))
2592                 count++;
2593
2594         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
2595          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
2596          */
2597         return count <= 1;
2598 }
2599
2600 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn)
2601 {
2602         return check_raw_mode_ok(fn) &&
2603                check_arg_pair_ok(fn) &&
2604                check_refcount_ok(fn) ? 0 : -EINVAL;
2605 }
2606
2607 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
2608  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
2609  */
2610 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
2611                                      struct bpf_func_state *state)
2612 {
2613         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2614         int i;
2615
2616         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2617                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
2618                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
2619
2620         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
2621                 if (!reg)
2622                         continue;
2623                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
2624                         __mark_reg_unknown(reg);
2625         }
2626 }
2627
2628 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
2629 {
2630         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2631         int i;
2632
2633         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
2634                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
2635 }
2636
2637 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
2638                                    struct bpf_func_state *state, int id)
2639 {
2640         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2641         int i;
2642
2643         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2644                 if (regs[i].id == id)
2645                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
2646
2647         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
2648                 if (!reg)
2649                         continue;
2650                 if (reg_is_refcounted(reg) && reg->id == id)
2651                         __mark_reg_unknown(reg);
2652         }
2653 }
2654
2655 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
2656  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
2657  */
2658 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
2659                              struct bpf_call_arg_meta *meta)
2660 {
2661         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2662         int i;
2663
2664         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
2665                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], meta->ptr_id);
2666
2667         return release_reference_state(env, meta->ptr_id);
2668 }
2669
2670 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
2671                            int *insn_idx)
2672 {
2673         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
2674         struct bpf_func_state *caller, *callee;
2675         int i, err, subprog, target_insn;
2676
2677         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
2678                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
2679                         state->curframe + 2);
2680                 return -E2BIG;
2681         }
2682
2683         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
2684         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
2685         if (subprog < 0) {
2686                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2687                         target_insn + 1);
2688                 return -EFAULT;
2689         }
2690
2691         caller = state->frame[state->curframe];
2692         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
2693                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
2694                         state->curframe + 1);
2695                 return -EFAULT;
2696         }
2697
2698         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
2699         if (!callee)
2700                 return -ENOMEM;
2701         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
2702
2703         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
2704          * into its own stack before reading from it.
2705          * callee can read/write into caller's stack
2706          */
2707         init_func_state(env, callee,
2708                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
2709                         *insn_idx /* callsite */,
2710                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
2711                         subprog /* subprog number within this prog */);
2712
2713         /* Transfer references to the callee */
2714         err = transfer_reference_state(callee, caller);
2715         if (err)
2716                 return err;
2717
2718         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
2719          * pointers, which connects us up to the liveness chain
2720          */
2721         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
2722                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
2723
2724         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
2725         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2726                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
2727                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2728         }
2729
2730         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
2731         state->curframe++;
2732
2733         /* and go analyze first insn of the callee */
2734         *insn_idx = target_insn;
2735
2736         if (env->log.level) {
2737                 verbose(env, "caller:\n");
2738                 print_verifier_state(env, caller);
2739                 verbose(env, "callee:\n");
2740                 print_verifier_state(env, callee);
2741         }
2742         return 0;
2743 }
2744
2745 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
2746 {
2747         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
2748         struct bpf_func_state *caller, *callee;
2749         struct bpf_reg_state *r0;
2750         int err;
2751
2752         callee = state->frame[state->curframe];
2753         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
2754         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
2755                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
2756                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
2757                  * since these pointers are valid. Only current stack
2758                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
2759                  * but let's be conservative
2760                  */
2761                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
2762                 return -EINVAL;
2763         }
2764
2765         state->curframe--;
2766         caller = state->frame[state->curframe];
2767         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
2768         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
2769
2770         /* Transfer references to the caller */
2771         err = transfer_reference_state(caller, callee);
2772         if (err)
2773                 return err;
2774
2775         *insn_idx = callee->callsite + 1;
2776         if (env->log.level) {
2777                 verbose(env, "returning from callee:\n");
2778                 print_verifier_state(env, callee);
2779                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
2780                 print_verifier_state(env, caller);
2781         }
2782         /* clear everything in the callee */
2783         free_func_state(callee);
2784         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
2785         return 0;
2786 }
2787
2788 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
2789                                    int func_id,
2790                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
2791 {
2792         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
2793
2794         if (ret_type != RET_INTEGER ||
2795             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
2796              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
2797                 return;
2798
2799         ret_reg->smax_value = meta->msize_smax_value;
2800         ret_reg->umax_value = meta->msize_umax_value;
2801         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
2802         __reg_bound_offset(ret_reg);
2803 }
2804
2805 static int
2806 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
2807                 int func_id, int insn_idx)
2808 {
2809         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
2810
2811         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
2812             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
2813             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
2814             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2815             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
2816             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
2817             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
2818                 return 0;
2819
2820         if (meta->map_ptr == NULL) {
2821                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
2822                 return -EINVAL;
2823         }
2824
2825         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_state))
2826                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
2827                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
2828         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_state) != meta->map_ptr)
2829                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
2830                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
2831         return 0;
2832 }
2833
2834 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
2835 {
2836         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
2837         int i;
2838
2839         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
2840                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
2841                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
2842         }
2843         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
2844 }
2845
2846 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
2847 {
2848         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
2849         struct bpf_reg_state *regs;
2850         struct bpf_call_arg_meta meta;
2851         bool changes_data;
2852         int i, err;
2853
2854         /* find function prototype */
2855         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
2856                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
2857                         func_id);
2858                 return -EINVAL;
2859         }
2860
2861         if (env->ops->get_func_proto)
2862                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
2863         if (!fn) {
2864                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
2865                         func_id);
2866                 return -EINVAL;
2867         }
2868
2869         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
2870         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
2871                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
2872                 return -EINVAL;
2873         }
2874
2875         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
2876         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
2877         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
2878                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
2879                         func_id_name(func_id), func_id);
2880                 return -EINVAL;
2881         }
2882
2883         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
2884         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
2885
2886         err = check_func_proto(fn);
2887         if (err) {
2888                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
2889                         func_id_name(func_id), func_id);
2890                 return err;
2891         }
2892
2893         /* check args */
2894         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
2895         if (err)
2896                 return err;
2897         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
2898         if (err)
2899                 return err;
2900         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
2901         if (err)
2902                 return err;
2903         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
2904         if (err)
2905                 return err;
2906         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
2907         if (err)
2908                 return err;
2909
2910         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
2911         if (err)
2912                 return err;
2913
2914         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
2915          * is inferred from register state.
2916          */
2917         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
2918                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
2919                                        BPF_WRITE, -1, false);
2920                 if (err)
2921                         return err;
2922         }
2923
2924         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
2925                 err = check_reference_leak(env);
2926                 if (err) {
2927                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
2928                         return err;
2929                 }
2930         } else if (is_release_function(func_id)) {
2931                 err = release_reference(env, &meta);
2932                 if (err)
2933                         return err;
2934         }
2935
2936         regs = cur_regs(env);
2937
2938         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
2939          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
2940          */
2941         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
2942             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
2943                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
2944                 return -EINVAL;
2945         }
2946
2947         /* reset caller saved regs */
2948         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2949                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
2950                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2951         }
2952
2953         /* update return register (already marked as written above) */
2954         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
2955                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
2956                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
2957         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
2958                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
2959         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
2960                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
2961                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
2962                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
2963                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
2964                  * can check 'value_size' boundary of memory access
2965                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
2966                  */
2967                 if (meta.map_ptr == NULL) {
2968                         verbose(env,
2969                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
2970                         return -EINVAL;
2971                 }
2972                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
2973                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
2974                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2975                 } else {
2976                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
2977                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
2978                 }
2979         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
2980                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
2981                 if (id < 0)
2982                         return id;
2983                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
2984                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
2985                 regs[BPF_REG_0].id = id;
2986         } else {
2987                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
2988                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
2989                 return -EINVAL;
2990         }
2991
2992         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
2993
2994         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
2995         if (err)
2996                 return err;
2997
2998         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
2999                 const char *err_str;
3000
3001 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
3002                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
3003                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
3004 #else
3005                 err = -ENOTSUPP;
3006                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
3007 #endif
3008                 if (err) {
3009                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
3010                         return err;
3011                 }
3012
3013                 env->prog->has_callchain_buf = true;
3014         }
3015
3016         if (changes_data)
3017                 clear_all_pkt_pointers(env);
3018         return 0;
3019 }
3020
3021 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
3022 {
3023         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
3024         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
3025
3026         if (b < 0)
3027                 return res > a;
3028         return res < a;
3029 }
3030
3031 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
3032 {
3033         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
3034         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
3035
3036         if (b < 0)
3037                 return res < a;
3038         return res > a;
3039 }
3040
3041 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
3042                                   const struct bpf_reg_state *reg,
3043                                   enum bpf_reg_type type)
3044 {
3045         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
3046         s64 val = reg->var_off.value;
3047         s64 smin = reg->smin_value;
3048
3049         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
3050                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
3051                         reg_type_str[type], val);
3052                 return false;
3053         }
3054
3055         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3056                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
3057                         reg_type_str[type], reg->off);
3058                 return false;
3059         }
3060
3061         if (smin == S64_MIN) {
3062                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
3063                         reg_type_str[type]);
3064                 return false;
3065         }
3066
3067         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3068                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
3069                         smin, reg_type_str[type]);
3070                 return false;
3071         }
3072
3073         return true;
3074 }
3075
3076 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
3077 {
3078         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
3079 }
3080
3081 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3082                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
3083 {
3084         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
3085                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
3086         u32 off;
3087
3088         switch (ptr_reg->type) {
3089         case PTR_TO_STACK:
3090                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
3091                 if (mask_to_left)
3092                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
3093                 else
3094                         *ptr_limit = -off;
3095                 return 0;
3096         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3097                 if (mask_to_left) {
3098                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
3099                 } else {
3100                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
3101                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
3102                 }
3103                 return 0;
3104         default:
3105                 return -EINVAL;
3106         }
3107 }
3108
3109 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
3110                                     const struct bpf_insn *insn)
3111 {
3112         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
3113 }
3114
3115 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
3116                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
3117 {
3118         /* If we arrived here from different branches with different
3119          * state or limits to sanitize, then this won't work.
3120          */
3121         if (aux->alu_state &&
3122             (aux->alu_state != alu_state ||
3123              aux->alu_limit != alu_limit))
3124                 return -EACCES;
3125
3126         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
3127         aux->alu_state = alu_state;
3128         aux->alu_limit = alu_limit;
3129         return 0;
3130 }
3131
3132 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
3133                             struct bpf_insn *insn)
3134 {
3135         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
3136
3137         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
3138                 return 0;
3139
3140         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
3141 }
3142
3143 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
3144                             struct bpf_insn *insn,
3145                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3146                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
3147                             bool off_is_neg)
3148 {
3149         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3150         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
3151         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
3152         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3153         u32 alu_state, alu_limit;
3154         struct bpf_reg_state tmp;
3155         bool ret;
3156
3157         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
3158                 return 0;
3159
3160         /* We already marked aux for masking from non-speculative
3161          * paths, thus we got here in the first place. We only care
3162          * to explore bad access from here.
3163          */
3164         if (vstate->speculative)
3165                 goto do_sim;
3166
3167         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
3168         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
3169                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
3170
3171         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
3172                 return 0;
3173         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
3174                 return -EACCES;
3175 do_sim:
3176         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
3177          * speculative execution from truncation as a result of
3178          * masking when off was not within expected range. If off
3179          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
3180          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
3181          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
3182          * and truncated reg-based in the other in order to explore
3183          * bad access.
3184          */
3185         if (!ptr_is_dst_reg) {
3186                 tmp = *dst_reg;
3187                 *dst_reg = *ptr_reg;
3188         }
3189         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
3190         if (!ptr_is_dst_reg)
3191                 *dst_reg = tmp;
3192         return !ret ? -EFAULT : 0;
3193 }
3194
3195 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
3196  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
3197  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
3198  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
3199  */
3200 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3201                                    struct bpf_insn *insn,
3202                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3203                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
3204 {
3205         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3206         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3207         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
3208         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
3209         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
3210             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
3211         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
3212             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
3213         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
3214         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3215         int ret;
3216
3217         dst_reg = &regs[dst];
3218
3219         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
3220             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
3221                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
3222                  * e.g. dead branches.
3223                  */
3224                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3225                 return 0;
3226         }
3227
3228         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
3229                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
3230                 verbose(env,
3231                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
3232                         dst);
3233                 return -EACCES;
3234         }
3235
3236         switch (ptr_reg->type) {
3237         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3238                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
3239                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
3240                 return -EACCES;
3241         case CONST_PTR_TO_MAP:
3242         case PTR_TO_PACKET_END:
3243         case PTR_TO_SOCKET:
3244         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
3245                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
3246                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
3247                 return -EACCES;
3248         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3249                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
3250                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
3251                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
3252                         return -EACCES;
3253                 }
3254                 /* fall-through */
3255         default:
3256                 break;
3257         }
3258
3259         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
3260          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
3261          */
3262         dst_reg->type = ptr_reg->type;
3263         dst_reg->id = ptr_reg->id;
3264
3265         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
3266             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
3267                 return -EINVAL;
3268
3269         switch (opcode) {
3270         case BPF_ADD:
3271                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
3272                 if (ret < 0) {
3273                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
3274                         return ret;
3275                 }
3276                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
3277                  * the s32 'off' field
3278                  */
3279                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
3280                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
3281                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
3282                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
3283                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
3284                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
3285                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
3286                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
3287                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
3288                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3289                         break;
3290                 }
3291                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
3292                  * == 0, since it's a scalar.
3293                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
3294                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
3295                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
3296                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
3297                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
3298                  * from ptr_reg.
3299                  */
3300                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
3301                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
3302                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3303                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3304                 } else {
3305                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
3306                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
3307                 }
3308                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
3309                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
3310                         dst_reg->umin_value = 0;
3311                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3312                 } else {
3313                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
3314                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
3315                 }
3316                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
3317                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
3318                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3319                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
3320                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
3321                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
3322                         dst_reg->raw = 0;
3323                 }
3324                 break;
3325         case BPF_SUB:
3326                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
3327                 if (ret < 0) {
3328                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
3329                         return ret;
3330                 }
3331                 if (dst_reg == off_reg) {
3332                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
3333                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
3334                                 dst);
3335                         return -EACCES;
3336                 }
3337                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
3338                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
3339                  * be able to deal with it.
3340                  */
3341                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
3342                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
3343                                 dst);
3344                         return -EACCES;
3345                 }
3346                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
3347                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
3348                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
3349                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
3350                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
3351                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
3352                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
3353                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
3354                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
3355                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
3356                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3357                         break;
3358                 }
3359                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
3360                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
3361                  */
3362                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
3363                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
3364                         /* Overflow possible, we know nothing */
3365                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3366                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3367                 } else {
3368                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
3369                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
3370                 }
3371                 if (umin_ptr < umax_val) {
3372                         /* Overflow possible, we know nothing */
3373                         dst_reg->umin_value = 0;
3374                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3375                 } else {
3376                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
3377                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
3378                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
3379                 }
3380                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
3381                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
3382                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3383                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
3384                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
3385                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
3386                         if (smin_val < 0)
3387                                 dst_reg->raw = 0;
3388                 }
3389                 break;
3390         case BPF_AND:
3391         case BPF_OR:
3392         case BPF_XOR:
3393                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
3394                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
3395                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3396                 return -EACCES;
3397         default:
3398                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
3399                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
3400                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3401                 return -EACCES;
3402         }
3403
3404         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
3405                 return -EINVAL;
3406
3407         __update_reg_bounds(dst_reg);
3408         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3409         __reg_bound_offset(dst_reg);
3410
3411         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
3412          * in order to be able to sanitize access later on.
3413          */
3414         if (!env->allow_ptr_leaks) {
3415                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
3416                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
3417                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
3418                                 "prohibited for !root\n", dst);
3419                         return -EACCES;
3420                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
3421                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
3422                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
3423                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
3424                                 "prohibited for !root\n", dst);
3425                         return -EACCES;
3426                 }
3427         }
3428
3429         return 0;
3430 }
3431
3432 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
3433  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
3434  * need extra checks in the 32-bit case.
3435  */
3436 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3437                                       struct bpf_insn *insn,
3438                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
3439                                       struct bpf_reg_state src_reg)
3440 {
3441         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3442         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3443         bool src_known, dst_known;
3444         s64 smin_val, smax_val;
3445         u64 umin_val, umax_val;
3446         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
3447         u32 dst = insn->dst_reg;
3448         int ret;
3449
3450         if (insn_bitness == 32) {
3451                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
3452                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
3453                  * 32 bits.
3454                  */
3455                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
3456                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
3457         }
3458
3459         smin_val = src_reg.smin_value;
3460         smax_val = src_reg.smax_value;
3461         umin_val = src_reg.umin_value;
3462         umax_val = src_reg.umax_value;
3463         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
3464         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
3465
3466         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
3467             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
3468                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
3469                  * e.g. dead branches.
3470                  */
3471                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3472                 return 0;
3473         }
3474
3475         if (!src_known &&
3476             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
3477                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3478                 return 0;
3479         }
3480
3481         switch (opcode) {
3482         case BPF_ADD:
3483                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
3484                 if (ret < 0) {
3485                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
3486                         return ret;
3487                 }
3488                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
3489                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
3490                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3491                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3492                 } else {
3493                         dst_reg->smin_value += smin_val;
3494                         dst_reg->smax_value += smax_val;
3495                 }
3496                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
3497                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
3498                         dst_reg->umin_value = 0;
3499                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3500                 } else {
3501                         dst_reg->umin_value += umin_val;
3502                         dst_reg->umax_value += umax_val;
3503                 }
3504                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3505                 break;
3506         case BPF_SUB:
3507                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
3508                 if (ret < 0) {
3509                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
3510                         return ret;
3511                 }
3512                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
3513                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
3514                         /* Overflow possible, we know nothing */
3515                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3516                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3517                 } else {
3518                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
3519                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
3520                 }
3521                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
3522                         /* Overflow possible, we know nothing */
3523                         dst_reg->umin_value = 0;
3524                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3525                 } else {
3526                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
3527                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
3528                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
3529                 }
3530                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3531                 break;
3532         case BPF_MUL:
3533                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3534                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
3535                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
3536                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
3537                         __update_reg_bounds(dst_reg);
3538                         break;
3539                 }
3540                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
3541                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
3542                  */
3543                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
3544                         /* Potential overflow, we know nothing */
3545                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
3546                         /* (except what we can learn from the var_off) */
3547                         __update_reg_bounds(dst_reg);
3548                         break;
3549                 }
3550                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
3551                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
3552                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
3553                         /* Overflow possible, we know nothing */
3554                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3555                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3556                 } else {
3557                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3558                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3559                 }
3560                 break;
3561         case BPF_AND:
3562                 if (src_known && dst_known) {
3563                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
3564                                                   src_reg.var_off.value);
3565                         break;
3566                 }
3567                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
3568                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
3569                  */
3570                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3571                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
3572                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
3573                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
3574                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
3575                          * ain't nobody got time for that.
3576                          */
3577                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3578                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3579                 } else {
3580                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
3581                          * cast result into s64.
3582                          */
3583                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3584                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3585                 }
3586                 /* We may learn something more from the var_off */
3587                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3588                 break;
3589         case BPF_OR:
3590                 if (src_known && dst_known) {
3591                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
3592                                                   src_reg.var_off.value);
3593                         break;
3594                 }
3595                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
3596                  * maximum of the operands' minima
3597                  */
3598                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3599                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
3600                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
3601                                       dst_reg->var_off.mask;
3602                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
3603                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
3604                          * ain't nobody got time for that.
3605                          */
3606                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3607                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3608                 } else {
3609                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
3610                          * cast result into s64.
3611                          */
3612                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3613                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3614                 }
3615                 /* We may learn something more from the var_off */
3616                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3617                 break;
3618         case BPF_LSH:
3619                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3620                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3621                          * This includes shifts by a negative number.
3622                          */
3623                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3624                         break;
3625                 }
3626                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
3627                  * up from var_off)
3628                  */
3629                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3630                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3631                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
3632                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
3633                         dst_reg->umin_value = 0;
3634                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3635                 } else {
3636                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
3637                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
3638                 }
3639                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3640                 /* We may learn something more from the var_off */
3641                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3642                 break;
3643         case BPF_RSH:
3644                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3645                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3646                          * This includes shifts by a negative number.
3647                          */
3648                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3649                         break;
3650                 }
3651                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
3652                  * be negative, then either:
3653                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
3654                  *    unknown, so we lose our signed bounds
3655                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
3656                  *    signed bounds
3657                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
3658                  *    about the result
3659                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
3660                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
3661                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
3662                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
3663                  * var_off of the result.
3664                  */
3665                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3666                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3667                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3668                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
3669                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
3670                 /* We may learn something more from the var_off */
3671                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3672                 break;
3673         case BPF_ARSH:
3674                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3675                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3676                          * This includes shifts by a negative number.
3677                          */
3678                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3679                         break;
3680                 }
3681
3682                 /* Upon reaching here, src_known is true and
3683                  * umax_val is equal to umin_val.
3684                  */
3685                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
3686                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
3687                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3688
3689                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
3690                  * dst_reg var_off to refine the result.
3691                  */
3692                 dst_reg->umin_value = 0;
3693                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3694                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3695                 break;
3696         default:
3697                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3698                 break;
3699         }
3700
3701         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
3702                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
3703                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
3704         }
3705
3706         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3707         __reg_bound_offset(dst_reg);
3708         return 0;
3709 }
3710
3711 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
3712  * and var_off.
3713  */
3714 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3715                                    struct bpf_insn *insn)
3716 {
3717         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3718         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3719         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
3720         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
3721         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3722
3723         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
3724         src_reg = NULL;
3725         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
3726                 ptr_reg = dst_reg;
3727         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3728                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
3729                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
3730                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
3731                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
3732                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
3733                                  * pointer subtraction
3734                                  */
3735                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
3736                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3737                                         return 0;
3738                                 }
3739                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
3740                                         insn->dst_reg,
3741                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3742                                 return -EACCES;
3743                         } else {
3744                                 /* scalar += pointer
3745                                  * This is legal, but we have to reverse our
3746                                  * src/dest handling in computing the range
3747                                  */
3748                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3749                                                                src_reg, dst_reg);
3750                         }
3751                 } else if (ptr_reg) {
3752                         /* pointer += scalar */
3753                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3754                                                        dst_reg, src_reg);
3755                 }
3756         } else {
3757                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
3758                  * need to be able to read from this state.
3759                  */
3760                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
3761                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
3762                 src_reg = &off_reg;
3763                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
3764                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3765                                                        ptr_reg, src_reg);
3766         }
3767
3768         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
3769         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
3770                 print_verifier_state(env, state);
3771                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
3772                 return -EINVAL;
3773         }
3774         if (WARN_ON(!src_reg)) {
3775                 print_verifier_state(env, state);
3776                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
3777                 return -EINVAL;
3778         }
3779         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
3780 }
3781
3782 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
3783 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3784 {
3785         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3786         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3787         int err;
3788
3789         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
3790                 if (opcode == BPF_NEG) {
3791                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
3792                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3793                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
3794                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
3795                                 return -EINVAL;
3796                         }
3797                 } else {
3798                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3799                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
3800                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3801                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
3802                                 return -EINVAL;
3803                         }
3804                 }
3805
3806                 /* check src operand */
3807                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3808                 if (err)
3809                         return err;
3810
3811                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
3812                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
3813                                 insn->dst_reg);
3814                         return -EACCES;
3815                 }
3816
3817                 /* check dest operand */
3818                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3819                 if (err)
3820                         return err;
3821
3822         } else if (opcode == BPF_MOV) {
3823
3824                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3825                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
3826                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
3827                                 return -EINVAL;
3828                         }
3829
3830                         /* check src operand */
3831                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3832                         if (err)
3833                                 return err;
3834                 } else {
3835                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
3836                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
3837                                 return -EINVAL;
3838                         }
3839                 }
3840
3841                 /* check dest operand, mark as required later */
3842                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3843                 if (err)
3844                         return err;
3845
3846                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3847                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
3848                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
3849
3850                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3851                                 /* case: R1 = R2
3852                                  * copy register state to dest reg
3853                                  */
3854                                 *dst_reg = *src_reg;
3855                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
3856                         } else {
3857                                 /* R1 = (u32) R2 */
3858                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
3859                                         verbose(env,
3860                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
3861                                                 insn->src_reg);
3862                                         return -EACCES;
3863                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
3864                                         *dst_reg = *src_reg;
3865                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
3866                                 } else {
3867                                         mark_reg_unknown(env, regs,
3868                                                          insn->dst_reg);
3869                                 }
3870                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
3871                         }
3872                 } else {
3873                         /* case: R = imm
3874                          * remember the value we stored into this reg
3875                          */
3876                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
3877                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3878                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3879                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3880                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
3881                                                  insn->imm);
3882                         } else {
3883                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
3884                                                  (u32)insn->imm);
3885                         }
3886                 }
3887
3888         } else if (opcode > BPF_END) {
3889                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
3890                 return -EINVAL;
3891
3892         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
3893
3894                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3895                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
3896                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
3897                                 return -EINVAL;
3898                         }
3899                         /* check src1 operand */
3900                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3901                         if (err)
3902                                 return err;
3903                 } else {
3904                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
3905                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
3906                                 return -EINVAL;
3907                         }
3908                 }
3909
3910                 /* check src2 operand */
3911                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3912                 if (err)
3913                         return err;
3914
3915                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
3916                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
3917                         verbose(env, "div by zero\n");
3918                         return -EINVAL;
3919                 }
3920
3921                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
3922                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
3923                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
3924
3925                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
3926                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
3927                                 return -EINVAL;
3928                         }
3929                 }
3930
3931                 /* check dest operand */
3932                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3933                 if (err)
3934                         return err;
3935
3936                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
3937         }
3938
3939         return 0;
3940 }
3941
3942 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
3943                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
3944                                    enum bpf_reg_type type,
3945                                    bool range_right_open)
3946 {
3947         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3948         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3949         u16 new_range;
3950         int i, j;
3951
3952         if (dst_reg->off < 0 ||
3953             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
3954                 /* This doesn't give us any range */
3955                 return;
3956
3957         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
3958             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
3959                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
3960                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
3961                  */
3962                 return;
3963
3964         new_range = dst_reg->off;
3965         if (range_right_open)
3966                 new_range--;
3967
3968         /* Examples for register markings:
3969          *
3970          * pkt_data in dst register:
3971          *
3972          *   r2 = r3;
3973          *   r2 += 8;
3974          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
3975          *   <access okay>
3976          *
3977          *   r2 = r3;
3978          *   r2 += 8;
3979          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
3980          *   <handle exception>
3981          *
3982          *   Where:
3983          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
3984          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
3985          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
3986          *
3987          * pkt_data in src register:
3988          *
3989          *   r2 = r3;
3990          *   r2 += 8;
3991          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
3992          *   <handle exception>
3993          *
3994          *   r2 = r3;
3995          *   r2 += 8;
3996          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
3997          *   <access okay>
3998          *
3999          *   Where:
4000          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
4001          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
4002          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
4003          *
4004          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
4005          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
4006          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
4007          * the check.
4008          */
4009
4010         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
4011          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
4012          * the range won't allow anything.
4013          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
4014          */
4015         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
4016                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
4017                         /* keep the maximum range already checked */
4018                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
4019
4020         for (j = 0; j <= vstate->curframe; j++) {
4021                 state = vstate->frame[j];
4022                 bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
4023                         if (!reg)
4024                                 continue;
4025                         if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
4026                                 reg->range = max(reg->range, new_range);
4027                 }
4028         }
4029 }
4030
4031 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
4032  * and return:
4033  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
4034  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
4035  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
4036  */
4037 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode)
4038 {
4039         if (__is_pointer_value(false, reg))
4040                 return -1;
4041
4042         switch (opcode) {
4043         case BPF_JEQ:
4044                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
4045                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
4046                 break;
4047         case BPF_JNE:
4048                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
4049                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
4050                 break;
4051         case BPF_JSET:
4052                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
4053                         return 1;
4054                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
4055                         return 0;
4056                 break;
4057         case BPF_JGT:
4058                 if (reg->umin_value > val)
4059                         return 1;
4060                 else if (reg->umax_value <= val)
4061                         return 0;
4062                 break;
4063         case BPF_JSGT:
4064                 if (reg->smin_value > (s64)val)
4065                         return 1;
4066                 else if (reg->smax_value < (s64)val)
4067                         return 0;
4068                 break;
4069         case BPF_JLT:
4070                 if (reg->umax_value < val)
4071                         return 1;
4072                 else if (reg->umin_value >= val)
4073                         return 0;
4074                 break;
4075         case BPF_JSLT:
4076                 if (reg->smax_value < (s64)val)
4077                         return 1;
4078                 else if (reg->smin_value >= (s64)val)
4079                         return 0;
4080                 break;
4081         case BPF_JGE:
4082                 if (reg->umin_value >= val)
4083                         return 1;
4084                 else if (reg->umax_value < val)
4085                         return 0;
4086                 break;
4087         case BPF_JSGE:
4088                 if (reg->smin_value >= (s64)val)
4089                         return 1;
4090                 else if (reg->smax_value < (s64)val)
4091                         return 0;
4092                 break;
4093         case BPF_JLE:
4094                 if (reg->umax_value <= val)
4095                         return 1;
4096                 else if (reg->umin_value > val)
4097                         return 0;
4098                 break;
4099         case BPF_JSLE:
4100                 if (reg->smax_value <= (s64)val)
4101                         return 1;
4102                 else if (reg->smin_value > (s64)val)
4103                         return 0;
4104                 break;
4105         }
4106
4107         return -1;
4108 }
4109
4110 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
4111  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
4112  * simply doing a BPF_K check.
4113  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
4114  */
4115 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
4116                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
4117                             u8 opcode)
4118 {
4119         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
4120          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
4121          * the same object, but we don't bother with that.
4122          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
4123          * only need to check one of them for pointerness.
4124          */
4125         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
4126                 return;
4127
4128         switch (opcode) {
4129         case BPF_JEQ:
4130                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
4131                  * true then we know for sure.
4132                  */
4133                 __mark_reg_known(true_reg, val);
4134                 break;
4135         case BPF_JNE:
4136                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
4137                  * we know the value for sure;
4138                  */
4139                 __mark_reg_known(false_reg, val);
4140                 break;
4141         case BPF_JSET:
4142                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
4143                                               tnum_const(~val));
4144                 if (is_power_of_2(val))
4145                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
4146                                                     tnum_const(val));
4147                 break;
4148         case BPF_JGT:
4149                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
4150                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
4151                 break;
4152         case BPF_JSGT:
4153                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
4154                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
4155                 break;
4156         case BPF_JLT:
4157                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
4158                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
4159                 break;
4160         case BPF_JSLT:
4161                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
4162                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
4163                 break;
4164         case BPF_JGE:
4165                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
4166                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
4167                 break;
4168         case BPF_JSGE:
4169                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
4170                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
4171                 break;
4172         case BPF_JLE:
4173                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
4174                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
4175                 break;
4176         case BPF_JSLE:
4177                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
4178                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
4179                 break;
4180         default:
4181                 break;
4182         }
4183
4184         __reg_deduce_bounds(false_reg);
4185         __reg_deduce_bounds(true_reg);
4186         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4187         __reg_bound_offset(false_reg);
4188         __reg_bound_offset(true_reg);
4189         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4190          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4191          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4192          */
4193         __update_reg_bounds(false_reg);
4194         __update_reg_bounds(true_reg);
4195 }
4196
4197 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
4198  * the variable reg.
4199  */
4200 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
4201                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
4202                                 u8 opcode)
4203 {
4204         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
4205                 return;
4206
4207         switch (opcode) {
4208         case BPF_JEQ:
4209                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
4210                  * true then we know for sure.
4211                  */
4212                 __mark_reg_known(true_reg, val);
4213                 break;
4214         case BPF_JNE:
4215                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
4216                  * we know the value for sure;
4217                  */
4218                 __mark_reg_known(false_reg, val);
4219                 break;
4220         case BPF_JSET:
4221                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
4222                                               tnum_const(~val));
4223                 if (is_power_of_2(val))
4224                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
4225                                                     tnum_const(val));
4226                 break;
4227         case BPF_JGT:
4228                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
4229                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
4230                 break;
4231         case BPF_JSGT:
4232                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
4233                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
4234                 break;
4235         case BPF_JLT:
4236                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
4237                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
4238                 break;
4239         case BPF_JSLT:
4240                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
4241                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
4242                 break;
4243         case BPF_JGE:
4244                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
4245                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
4246                 break;
4247         case BPF_JSGE:
4248                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
4249                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
4250                 break;
4251         case BPF_JLE:
4252                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
4253                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
4254                 break;
4255         case BPF_JSLE:
4256                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
4257                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
4258                 break;
4259         default:
4260                 break;
4261         }
4262
4263         __reg_deduce_bounds(false_reg);
4264         __reg_deduce_bounds(true_reg);
4265         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4266         __reg_bound_offset(false_reg);
4267         __reg_bound_offset(true_reg);
4268         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4269          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4270          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4271          */
4272         __update_reg_bounds(false_reg);
4273         __update_reg_bounds(true_reg);
4274 }
4275
4276 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
4277 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
4278                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
4279 {
4280         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
4281                                                         dst_reg->umin_value);
4282         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
4283                                                         dst_reg->umax_value);
4284         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
4285                                                         dst_reg->smin_value);
4286         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
4287                                                         dst_reg->smax_value);
4288         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
4289                                                              dst_reg->var_off);
4290         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
4291         __update_reg_bounds(src_reg);
4292         __update_reg_bounds(dst_reg);
4293         /* We might have learned something about the sign bit. */
4294         __reg_deduce_bounds(src_reg);
4295         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4296         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4297         __reg_bound_offset(src_reg);
4298         __reg_bound_offset(dst_reg);
4299         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4300          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4301          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4302          */
4303         __update_reg_bounds(src_reg);
4304         __update_reg_bounds(dst_reg);
4305 }
4306
4307 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
4308                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
4309                                 struct bpf_reg_state *false_src,
4310                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
4311                                 u8 opcode)
4312 {
4313         switch (opcode) {
4314         case BPF_JEQ:
4315                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
4316                 break;
4317         case BPF_JNE:
4318                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
4319                 break;
4320         }
4321 }
4322
4323 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
4324                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
4325                                  bool is_null)
4326 {
4327         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
4328                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
4329                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
4330                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
4331                  */
4332                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
4333                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
4334                                  reg->off)) {
4335                         __mark_reg_known_zero(reg);
4336                         reg->off = 0;
4337                 }
4338                 if (is_null) {
4339                         reg->type = SCALAR_VALUE;
4340                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
4341                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
4342                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
4343                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
4344                         } else {
4345                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4346                         }
4347                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4348                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
4349                 }
4350                 if (is_null || !reg_is_refcounted(reg)) {
4351                         /* We don't need id from this point onwards anymore,
4352                          * thus we should better reset it, so that state
4353                          * pruning has chances to take effect.
4354                          */
4355                         reg->id = 0;
4356                 }
4357         }
4358 }
4359
4360 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
4361  * be folded together at some point.
4362  */
4363 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
4364                                   bool is_null)
4365 {
4366         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4367         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
4368         u32 id = regs[regno].id;
4369         int i, j;
4370
4371         if (reg_is_refcounted_or_null(&regs[regno]) && is_null)
4372                 __release_reference_state(state, id);
4373
4374         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
4375                 mark_ptr_or_null_reg(state, &regs[i], id, is_null);
4376
4377         for (j = 0; j <= vstate->curframe; j++) {
4378                 state = vstate->frame[j];
4379                 bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
4380                         if (!reg)
4381                                 continue;
4382                         mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
4383                 }
4384         }
4385 }
4386
4387 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
4388                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
4389                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
4390                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
4391                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
4392 {
4393         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
4394                 return false;
4395
4396         switch (BPF_OP(insn->code)) {
4397         case BPF_JGT:
4398                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4399                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4400                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4401                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4402                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
4403                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
4404                                                dst_reg->type, false);
4405                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4406                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4407                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4408                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4409                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
4410                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
4411                                                src_reg->type, true);
4412                 } else {
4413                         return false;
4414                 }
4415                 break;
4416         case BPF_JLT:
4417                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4418                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4419                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4420                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4421                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
4422                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
4423                                                dst_reg->type, true);
4424                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4425                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4426                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4427                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4428                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
4429                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
4430                                                src_reg->type, false);
4431                 } else {
4432                         return false;
4433                 }
4434                 break;
4435         case BPF_JGE:
4436                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4437                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4438                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4439                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4440                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
4441                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
4442                                                dst_reg->type, true);
4443                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4444                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4445                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4446                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4447                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
4448                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
4449                                                src_reg->type, false);
4450                 } else {
4451                         return false;
4452                 }
4453                 break;
4454         case BPF_JLE:
4455                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4456                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4457                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4458                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4459                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
4460                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
4461                                                dst_reg->type, false);
4462                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4463                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4464                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4465                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4466                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
4467                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
4468                                                src_reg->type, true);
4469                 } else {
4470                         return false;
4471                 }
4472                 break;
4473         default:
4474                 return false;
4475         }
4476
4477         return true;
4478 }
4479
4480 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
4481                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
4482 {
4483         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
4484         struct bpf_verifier_state *other_branch;
4485         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
4486         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs;
4487         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4488         int err;
4489
4490         if (opcode > BPF_JSLE) {
4491                 verbose(env, "invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
4492                 return -EINVAL;
4493         }
4494
4495         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4496                 if (insn->imm != 0) {
4497                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
4498                         return -EINVAL;
4499                 }
4500
4501                 /* check src1 operand */
4502                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4503                 if (err)
4504                         return err;
4505
4506                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4507                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
4508                                 insn->src_reg);
4509                         return -EACCES;
4510                 }
4511         } else {
4512                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
4513                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
4514                         return -EINVAL;
4515                 }
4516         }
4517
4518         /* check src2 operand */
4519         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4520         if (err)
4521                 return err;
4522
4523         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
4524
4525         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
4526                 int pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm, opcode);
4527
4528                 if (pred == 1) {
4529                          /* only follow the goto, ignore fall-through */
4530                         *insn_idx += insn->off;
4531                         return 0;
4532                 } else if (pred == 0) {
4533                         /* only follow fall-through branch, since
4534                          * that's where the program will go
4535                          */
4536                         return 0;
4537                 }
4538         }
4539
4540         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
4541                                   false);
4542         if (!other_branch)
4543                 return -EFAULT;
4544         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
4545
4546         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
4547          * our min/max values for our dst register.
4548          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
4549          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
4550          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
4551          * comparable.
4552          */
4553         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4554                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
4555                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
4556                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
4557                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
4558                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
4559                                                 opcode);
4560                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
4561                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
4562                                                     &regs[insn->src_reg],
4563                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
4564                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
4565                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
4566                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
4567                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
4568                                                     &regs[insn->src_reg],
4569                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
4570                 }
4571         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
4572                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
4573                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
4574         }
4575
4576         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
4577         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
4578             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
4579             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
4580                 /* Mark all identical registers in each branch as either
4581                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
4582                  */
4583                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
4584                                       opcode == BPF_JNE);
4585                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
4586                                       opcode == BPF_JEQ);
4587         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
4588                                            this_branch, other_branch) &&
4589                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
4590                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
4591                         insn->dst_reg);
4592                 return -EACCES;
4593         }
4594         if (env->log.level)
4595                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
4596         return 0;
4597 }
4598
4599 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4600 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
4601 {
4602         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
4603
4604         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
4605 }
4606
4607 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
4608 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4609 {
4610         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4611         int err;
4612
4613         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
4614                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
4615                 return -EINVAL;
4616         }
4617         if (insn->off != 0) {
4618                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
4619                 return -EINVAL;
4620         }
4621
4622         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
4623         if (err)
4624                 return err;
4625
4626         if (insn->src_reg == 0) {
4627                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
4628
4629                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
4630                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
4631                 return 0;
4632         }
4633
4634         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
4635         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
4636
4637         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
4638         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
4639         return 0;
4640 }
4641
4642 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
4643 {
4644         switch (type) {
4645         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
4646         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
4647         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
4648                 return true;
4649         default:
4650                 return false;
4651         }
4652 }
4653
4654 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
4655  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
4656  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
4657  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
4658  *
4659  * Implicit input:
4660  *   ctx == skb == R6 == CTX
4661  *
4662  * Explicit input:
4663  *   SRC == any register
4664  *   IMM == 32-bit immediate
4665  *
4666  * Output:
4667  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
4668  */
4669 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4670 {
4671         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4672         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
4673         int i, err;
4674
4675         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
4676                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
4677                 return -EINVAL;
4678         }
4679
4680         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
4681                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4682                 return -EINVAL;
4683         }
4684
4685         if (env->subprog_cnt > 1) {
4686                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
4687                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
4688                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
4689                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
4690                  * all functions in order to make proper register save/restore
4691                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
4692                  */
4693                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
4694                 return -EINVAL;
4695         }
4696
4697         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
4698             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
4699             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
4700                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
4701                 return -EINVAL;
4702         }
4703
4704         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
4705         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
4706         if (err)
4707                 return err;
4708
4709         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
4710          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
4711          * reference leak.
4712          */
4713         err = check_reference_leak(env);
4714         if (err) {
4715                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
4716                 return err;
4717         }
4718
4719         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
4720                 verbose(env,
4721                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
4722                 return -EINVAL;
4723         }
4724
4725         if (mode == BPF_IND) {
4726                 /* check explicit source operand */
4727                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4728                 if (err)
4729                         return err;
4730         }
4731
4732         /* reset caller saved regs to unreadable */
4733         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4734                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4735                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4736         }
4737
4738         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
4739          * the value fetched from the packet.
4740          * Already marked as written above.
4741          */
4742         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4743         return 0;
4744 }
4745
4746 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
4747 {
4748         struct bpf_reg_state *reg;
4749         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
4750
4751         switch (env->prog->type) {
4752         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
4753         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
4754         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
4755         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
4756         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
4757                 break;
4758         default:
4759                 return 0;
4760         }
4761
4762         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
4763         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
4764                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
4765                         reg_type_str[reg->type]);
4766                 return -EINVAL;
4767         }
4768
4769         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
4770                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
4771                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
4772                         char tn_buf[48];
4773
4774                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4775                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
4776                 } else {
4777                         verbose(env, "has unknown scalar value");
4778                 }
4779                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
4780                 return -EINVAL;
4781         }
4782         return 0;
4783 }
4784
4785 /* non-recursive DFS pseudo code
4786  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
4787  * 2      label v as discovered
4788  * 3      let S be a stack
4789  * 4      S.push(v)
4790  * 5      while S is not empty
4791  * 6            t <- S.pop()
4792  * 7            if t is what we're looking for:
4793  * 8                return t
4794  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
4795  * 10               if edge e is already labelled
4796  * 11                   continue with the next edge
4797  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
4798  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
4799  * 14                   label e as tree-edge
4800  * 15                   label w as discovered
4801  * 16                   S.push(w)
4802  * 17                   continue at 5
4803  * 18               else if vertex w is discovered
4804  * 19                   label e as back-edge
4805  * 20               else
4806  * 21                   // vertex w is explored
4807  * 22                   label e as forward- or cross-edge
4808  * 23           label t as explored
4809  * 24           S.pop()
4810  *
4811  * convention:
4812  * 0x10 - discovered
4813  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
4814  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
4815  * 0x20 - explored
4816  */
4817
4818 enum {
4819         DISCOVERED = 0x10,
4820         EXPLORED = 0x20,
4821         FALLTHROUGH = 1,
4822         BRANCH = 2,
4823 };
4824
4825 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
4826
4827 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
4828 static int cur_stack;   /* current stack index */
4829 static int *insn_state;
4830
4831 /* t, w, e - match pseudo-code above:
4832  * t - index of current instruction
4833  * w - next instruction
4834  * e - edge
4835  */
4836 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
4837 {
4838         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
4839                 return 0;
4840
4841         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
4842                 return 0;
4843
4844         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
4845                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
4846                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
4847                 return -EINVAL;
4848         }
4849
4850         if (e == BRANCH)
4851                 /* mark branch target for state pruning */
4852                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
4853
4854         if (insn_state[w] == 0) {
4855                 /* tree-edge */
4856                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
4857                 insn_state[w] = DISCOVERED;
4858                 if (cur_stack >= env->prog->len)
4859                         return -E2BIG;
4860                 insn_stack[cur_stack++] = w;
4861                 return 1;
4862         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
4863                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
4864                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
4865                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
4866                 return -EINVAL;
4867         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
4868                 /* forward- or cross-edge */
4869                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
4870         } else {
4871                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
4872                 return -EFAULT;
4873         }
4874         return 0;
4875 }
4876
4877 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
4878  * loop == back-edge in directed graph
4879  */
4880 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
4881 {
4882         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
4883         int insn_cnt = env->prog->len;
4884         int ret = 0;
4885         int i, t;
4886
4887         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
4888         if (!insn_state)
4889                 return -ENOMEM;
4890
4891         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
4892         if (!insn_stack) {
4893                 kfree(insn_state);
4894                 return -ENOMEM;
4895         }
4896
4897         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
4898         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
4899         cur_stack = 1;
4900
4901 peek_stack:
4902         if (cur_stack == 0)
4903                 goto check_state;
4904         t = insn_stack[cur_stack - 1];
4905
4906         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
4907                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
4908
4909                 if (opcode == BPF_EXIT) {
4910                         goto mark_explored;
4911                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
4912                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4913                         if (ret == 1)
4914                                 goto peek_stack;
4915                         else if (ret < 0)
4916                                 goto err_free;
4917                         if (t + 1 < insn_cnt)
4918                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
4919                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
4920                                 env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
4921                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH, env);
4922                                 if (ret == 1)
4923                                         goto peek_stack;
4924                                 else if (ret < 0)
4925                                         goto err_free;
4926                         }
4927                 } else if (opcode == BPF_JA) {
4928                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
4929                                 ret = -EINVAL;
4930                                 goto err_free;
4931                         }
4932                         /* unconditional jump with single edge */
4933                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
4934                                         FALLTHROUGH, env);
4935                         if (ret == 1)
4936                                 goto peek_stack;
4937                         else if (ret < 0)
4938                                 goto err_free;
4939                         /* tell verifier to check for equivalent states
4940                          * after every call and jump
4941                          */
4942                         if (t + 1 < insn_cnt)
4943                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
4944                 } else {
4945                         /* conditional jump with two edges */
4946                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
4947                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4948                         if (ret == 1)
4949                                 goto peek_stack;
4950                         else if (ret < 0)
4951                                 goto err_free;
4952
4953                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
4954                         if (ret == 1)
4955                                 goto peek_stack;
4956                         else if (ret < 0)
4957                                 goto err_free;
4958                 }
4959         } else {
4960                 /* all other non-branch instructions with single
4961                  * fall-through edge
4962                  */
4963                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4964                 if (ret == 1)
4965                         goto peek_stack;
4966                 else if (ret < 0)
4967                         goto err_free;
4968         }
4969
4970 mark_explored:
4971         insn_state[t] = EXPLORED;
4972         if (cur_stack-- <= 0) {
4973                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
4974                 ret = -EFAULT;
4975                 goto err_free;
4976         }
4977         goto peek_stack;
4978
4979 check_state:
4980         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
4981                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
4982                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
4983                         ret = -EINVAL;
4984                         goto err_free;
4985                 }
4986         }
4987         ret = 0; /* cfg looks good */
4988
4989 err_free:
4990         kfree(insn_state);
4991         kfree(insn_stack);
4992         return ret;
4993 }
4994
4995 /* The minimum supported BTF func info size */
4996 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
4997 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
4998
4999 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
5000                           const union bpf_attr *attr,
5001                           union bpf_attr __user *uattr)
5002 {
5003         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size, prev_offset;
5004         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
5005         struct bpf_func_info *krecord;
5006         const struct btf_type *type;
5007         struct bpf_prog *prog;
5008         const struct btf *btf;
5009         void __user *urecord;
5010         int ret = 0;
5011
5012         nfuncs = attr->func_info_cnt;
5013         if (!nfuncs)
5014                 return 0;
5015
5016         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
5017                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
5018                 return -EINVAL;
5019         }
5020
5021         urec_size = attr->func_info_rec_size;
5022         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
5023             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
5024             urec_size % sizeof(u32)) {
5025                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
5026                 return -EINVAL;
5027         }
5028
5029         prog = env->prog;
5030         btf = prog->aux->btf;
5031
5032         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
5033         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
5034
5035         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
5036         if (!krecord)
5037                 return -ENOMEM;
5038
5039         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
5040                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
5041                 if (ret) {
5042                         if (ret == -E2BIG) {
5043                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
5044                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
5045                                  * out the rest of the record.
5046                                  */
5047                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
5048                                         ret = -EFAULT;
5049                         }
5050                         goto err_free;
5051                 }
5052
5053                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
5054                         ret = -EFAULT;
5055                         goto err_free;
5056                 }
5057
5058                 /* check insn_off */
5059                 if (i == 0) {
5060                         if (krecord[i].insn_off) {
5061                                 verbose(env,
5062                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
5063                                         krecord[i].insn_off);
5064                                 ret = -EINVAL;
5065                                 goto err_free;
5066                         }
5067                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
5068                         verbose(env,
5069                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
5070                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
5071                         ret = -EINVAL;
5072                         goto err_free;
5073                 }
5074
5075                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
5076                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
5077                         ret = -EINVAL;
5078                         goto err_free;
5079                 }
5080
5081                 /* check type_id */
5082                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
5083                 if (!type || BTF_INFO_KIND(type->info) != BTF_KIND_FUNC) {
5084                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
5085                                 krecord[i].type_id);
5086                         ret = -EINVAL;
5087                         goto err_free;
5088                 }
5089
5090                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
5091                 urecord += urec_size;
5092         }
5093
5094         prog->aux->func_info = krecord;
5095         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
5096         return 0;
5097
5098 err_free:
5099         kvfree(krecord);
5100         return ret;
5101 }
5102
5103 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
5104 {
5105         int i;
5106
5107         if (!env->prog->aux->func_info)
5108                 return;
5109
5110         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
5111                 env->prog->aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
5112 }
5113
5114 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
5115                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
5116 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
5117
5118 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
5119                           const union bpf_attr *attr,
5120                           union bpf_attr __user *uattr)
5121 {
5122         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
5123         struct bpf_subprog_info *sub;
5124         struct bpf_line_info *linfo;
5125         struct bpf_prog *prog;
5126         const struct btf *btf;
5127         void __user *ulinfo;
5128         int err;
5129
5130         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
5131         if (!nr_linfo)
5132                 return 0;
5133
5134         rec_size = attr->line_info_rec_size;
5135         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
5136             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
5137             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
5138                 return -EINVAL;
5139
5140         /* Need to zero it in case the userspace may
5141          * pass in a smaller bpf_line_info object.
5142          */
5143         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
5144                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
5145         if (!linfo)
5146                 return -ENOMEM;
5147
5148         prog = env->prog;
5149         btf = prog->aux->btf;
5150
5151         s = 0;
5152         sub = env->subprog_info;
5153         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
5154         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
5155         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
5156         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
5157                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
5158                 if (err) {
5159                         if (err == -E2BIG) {
5160                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
5161                                 if (put_user(expected_size,
5162                                              &uattr->line_info_rec_size))
5163                                         err = -EFAULT;
5164                         }
5165                         goto err_free;
5166                 }
5167
5168                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
5169                         err = -EFAULT;
5170                         goto err_free;
5171                 }
5172
5173                 /*
5174                  * Check insn_off to ensure
5175                  * 1) strictly increasing AND
5176                  * 2) bounded by prog->len
5177                  *
5178                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
5179                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
5180                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
5181                  * first sub also and the first sub must have
5182                  * subprog_info[0].start == 0.
5183                  */
5184                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
5185                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
5186                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
5187                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
5188                                 prog->len);
5189                         err = -EINVAL;
5190                         goto err_free;
5191                 }
5192
5193                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
5194                         verbose(env,
5195                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
5196                                 i);
5197                         err = -EINVAL;
5198                         goto err_free;
5199                 }
5200
5201                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
5202                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
5203                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
5204                         err = -EINVAL;
5205                         goto err_free;
5206                 }
5207
5208                 if (s != env->subprog_cnt) {
5209                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
5210                                 sub[s].linfo_idx = i;
5211                                 s++;
5212                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
5213                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
5214                                 err = -EINVAL;
5215                                 goto err_free;
5216                         }
5217                 }
5218
5219                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
5220                 ulinfo += rec_size;
5221         }
5222
5223         if (s != env->subprog_cnt) {
5224                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
5225                         env->subprog_cnt - s, s);
5226                 err = -EINVAL;
5227                 goto err_free;
5228         }
5229
5230         prog->aux->linfo = linfo;
5231         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
5232
5233         return 0;
5234
5235 err_free:
5236         kvfree(linfo);
5237         return err;
5238 }
5239
5240 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
5241                           const union bpf_attr *attr,
5242                           union bpf_attr __user *uattr)
5243 {
5244         struct btf *btf;
5245         int err;
5246
5247         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
5248                 return 0;
5249
5250         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
5251         if (IS_ERR(btf))
5252                 return PTR_ERR(btf);
5253         env->prog->aux->btf = btf;
5254
5255         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
5256         if (err)
5257                 return err;
5258
5259         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
5260         if (err)
5261                 return err;
5262
5263         return 0;
5264 }
5265
5266 /* check %cur's range satisfies %old's */
5267 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
5268                          struct bpf_reg_state *cur)
5269 {
5270         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
5271                old->umax_value >= cur->umax_value &&
5272                old->smin_value <= cur->smin_value &&
5273                old->smax_value >= cur->smax_value;
5274 }
5275
5276 /* Maximum number of register states that can exist at once */
5277 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
5278 struct idpair {
5279         u32 old;
5280         u32 cur;
5281 };
5282
5283 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
5284  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
5285  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
5286  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
5287  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
5288  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
5289  * that.
5290  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
5291  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
5292  */
5293 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
5294 {
5295         unsigned int i;
5296
5297         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
5298                 if (!idmap[i].old) {
5299                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
5300                         idmap[i].old = old_id;
5301                         idmap[i].cur = cur_id;
5302                         return true;
5303                 }
5304                 if (idmap[i].old == old_id)
5305                         return idmap[i].cur == cur_id;
5306         }
5307         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
5308         WARN_ON_ONCE(1);
5309         return false;
5310 }
5311
5312 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
5313                              struct bpf_func_state *st)
5314 {
5315         enum bpf_reg_liveness live;
5316         int i, j;
5317
5318         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
5319                 live = st->regs[i].live;
5320                 /* liveness must not touch this register anymore */
5321                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
5322                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
5323                         /* since the register is unused, clear its state
5324                          * to make further comparison simpler
5325                          */
5326                         __mark_reg_not_init(&st->regs[i]);
5327         }
5328
5329         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
5330                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
5331                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
5332                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
5333                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
5334                         __mark_reg_not_init(&st->stack[i].spilled_ptr);
5335                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
5336                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
5337                 }
5338         }
5339 }
5340
5341 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
5342                                  struct bpf_verifier_state *st)
5343 {
5344         int i;
5345
5346         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
5347                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
5348                 return;
5349
5350         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
5351                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
5352 }
5353
5354 /* the parentage chains form a tree.
5355  * the verifier states are added to state lists at given insn and
5356  * pushed into state stack for future exploration.
5357  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
5358  * stored in the state lists have their final liveness state already,
5359  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
5360  * the verifier explores other branches.
5361  * Example:
5362  * 1: r0 = 1
5363  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
5364  * 3: r0 = 2
5365  * 4: exit
5366  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
5367  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
5368  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
5369  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
5370  *
5371  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
5372  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
5373  * time means that all states below this branch were already explored and
5374  * their final liveness markes are already propagated.
5375  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
5376  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
5377  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
5378  * will not be used.
5379  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
5380  * to simplify state merging.
5381  *
5382  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
5383  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
5384  * the callsites
5385  */
5386 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
5387                               struct bpf_verifier_state *cur)
5388 {
5389         struct bpf_verifier_state_list *sl;
5390         int i;
5391
5392         sl = env->explored_states[insn];
5393         if (!sl)
5394                 return;
5395
5396         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
5397                 if (sl->state.curframe != cur->curframe)
5398                         goto next;
5399                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
5400                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
5401                                 goto next;
5402                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
5403 next:
5404                 sl = sl->next;
5405         }
5406 }
5407
5408 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
5409 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
5410                     struct idpair *idmap)
5411 {
5412         bool equal;
5413
5414         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
5415                 /* explored state didn't use this */
5416                 return true;
5417
5418         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
5419
5420         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
5421                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
5422                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
5423                  */
5424                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
5425
5426         if (equal)
5427                 return true;
5428
5429         if (rold->type == NOT_INIT)
5430                 /* explored state can't have used this */
5431                 return true;
5432         if (rcur->type == NOT_INIT)
5433                 return false;
5434         switch (rold->type) {
5435         case SCALAR_VALUE:
5436                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
5437                         /* new val must satisfy old val knowledge */
5438                         return range_within(rold, rcur) &&
5439                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
5440                 } else {
5441                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
5442                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
5443                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
5444                          * while pointers are not. We could make this safe in
5445                          * special cases if root is calling us, but it's
5446                          * probably not worth the hassle.
5447                          */
5448                         return false;
5449                 }
5450         case PTR_TO_MAP_VALUE:
5451                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
5452                  * everything else matches, we are OK.
5453                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
5454                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
5455                  */
5456                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
5457                        range_within(rold, rcur) &&
5458                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
5459         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
5460                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
5461                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
5462                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
5463                  * checked, doing so could have affected others with the same
5464                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
5465                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
5466                  */
5467                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
5468                         return false;
5469                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
5470                         return false;
5471                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
5472                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
5473         case PTR_TO_PACKET_META:
5474         case PTR_TO_PACKET:
5475                 if (rcur->type != rold->type)
5476                         return false;
5477                 /* We must have at least as much range as the old ptr
5478                  * did, so that any accesses which were safe before are
5479                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
5480                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
5481                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
5482                  */
5483                 if (rold->range > rcur->range)
5484                         return false;
5485                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
5486                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
5487                  */
5488                 if (rold->off != rcur->off)
5489                         return false;
5490                 /* id relations must be preserved */
5491                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
5492                         return false;
5493                 /* new val must satisfy old val knowledge */
5494                 return range_within(rold, rcur) &&
5495                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
5496         case PTR_TO_CTX:
5497         case CONST_PTR_TO_MAP:
5498         case PTR_TO_PACKET_END:
5499         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
5500         case PTR_TO_SOCKET:
5501         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
5502                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
5503                  * would have accepted
5504                  */
5505         default:
5506                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
5507                 return false;
5508         }
5509
5510         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
5511         WARN_ON_ONCE(1);
5512         return false;
5513 }
5514
5515 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
5516                       struct bpf_func_state *cur,
5517                       struct idpair *idmap)
5518 {
5519         int i, spi;
5520
5521         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
5522          * slots in the current stack, since explored(safe) state
5523          * didn't use them
5524          */
5525         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
5526                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
5527
5528                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
5529                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
5530                         /* explored state didn't use this */
5531                         continue;
5532                 }
5533
5534                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
5535                         continue;
5536
5537                 /* explored stack has more populated slots than current stack
5538                  * and these slots were used
5539                  */
5540                 if (i >= cur->allocated_stack)
5541                         return false;
5542
5543                 /* if old state was safe with misc data in the stack
5544                  * it will be safe with zero-initialized stack.
5545                  * The opposite is not true
5546                  */
5547                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
5548                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
5549                         continue;
5550                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
5551                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
5552                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
5553                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
5554                          * this verifier states are not equivalent,
5555                          * return false to continue verification of this path
5556                          */
5557                         return false;
5558                 if (i % BPF_REG_SIZE)
5559                         continue;
5560                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
5561                         continue;
5562                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
5563                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
5564                              idmap))
5565                         /* when explored and current stack slot are both storing
5566                          * spilled registers, check that stored pointers types
5567                          * are the same as well.
5568                          * Ex: explored safe path could have stored
5569                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
5570                          * but current path has stored:
5571                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
5572                          * such verifier states are not equivalent.
5573                          * return false to continue verification of this path
5574                          */
5575                         return false;
5576         }
5577         return true;
5578 }
5579
5580 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
5581 {
5582         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
5583                 return false;
5584         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
5585                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
5586 }
5587
5588 /* compare two verifier states
5589  *
5590  * all states stored in state_list are known to be valid, since
5591  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
5592  *
5593  * this function is called when verifier exploring different branches of
5594  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
5595  * more strict register state and more strict stack state then this execution
5596  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
5597  * concluded that more strict state leads to valid finish.
5598  *
5599  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
5600  * and explored stack state is more conservative than the current one.
5601  * Example:
5602  *       explored                   current
5603  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
5604  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
5605  *
5606  * In other words if current stack state (one being explored) has more
5607  * valid slots than old one that already passed validation, it means
5608  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
5609  *
5610  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
5611  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
5612  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
5613  */
5614 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
5615                               struct bpf_func_state *cur)
5616 {
5617         struct idpair *idmap;
5618         bool ret = false;
5619         int i;
5620
5621         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
5622         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
5623         if (!idmap)
5624                 return false;
5625
5626         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
5627                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
5628                         goto out_free;
5629         }
5630
5631         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
5632                 goto out_free;
5633
5634         if (!refsafe(old, cur))
5635                 goto out_free;
5636         ret = true;
5637 out_free:
5638         kfree(idmap);
5639         return ret;
5640 }
5641
5642 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
5643                          struct bpf_verifier_state *old,
5644                          struct bpf_verifier_state *cur)
5645 {
5646         int i;
5647
5648         if (old->curframe != cur->curframe)
5649                 return false;
5650
5651         /* Verification state from speculative execution simulation
5652          * must never prune a non-speculative execution one.
5653          */
5654         if (old->speculative && !cur->speculative)
5655                 return false;
5656
5657         /* for states to be equal callsites have to be the same
5658          * and all frame states need to be equivalent
5659          */
5660         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
5661                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
5662                         return false;
5663                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
5664                         return false;
5665         }
5666         return true;
5667 }
5668
5669 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
5670  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
5671  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
5672  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
5673  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
5674  * in mark_reg_read() is for.
5675  */
5676 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
5677                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
5678                               struct bpf_verifier_state *vparent)
5679 {
5680         int i, frame, err = 0;
5681         struct bpf_func_state *state, *parent;
5682
5683         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
5684                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
5685                      vparent->curframe, vstate->curframe);
5686                 return -EFAULT;
5687         }
5688         /* Propagate read liveness of registers... */
5689         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
5690         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
5691         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
5692                 if (vparent->frame[vparent->curframe]->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
5693                         continue;
5694                 if (vstate->frame[vstate->curframe]->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
5695                         err = mark_reg_read(env, &vstate->frame[vstate->curframe]->regs[i],
5696                                             &vparent->frame[vstate->curframe]->regs[i]);
5697                         if (err)
5698                                 return err;
5699                 }
5700         }
5701
5702         /* ... and stack slots */
5703         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
5704                 state = vstate->frame[frame];
5705                 parent = vparent->frame[frame];
5706                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
5707                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
5708                         if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
5709                                 continue;
5710                         if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
5711                                 mark_reg_read(env, &state->stack[i].spilled_ptr,
5712                                               &parent->stack[i].spilled_ptr);
5713                 }
5714         }
5715         return err;
5716 }
5717
5718 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
5719 {
5720         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
5721         struct bpf_verifier_state_list *sl;
5722         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
5723         int i, j, err, states_cnt = 0;
5724
5725         sl = env->explored_states[insn_idx];
5726         if (!sl)
5727                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
5728                  * be doing state search here
5729                  */
5730                 return 0;
5731
5732         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
5733
5734         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
5735                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
5736                         /* reached equivalent register/stack state,
5737                          * prune the search.
5738                          * Registers read by the continuation are read by us.
5739                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
5740                          * will prevent corresponding reads in the continuation
5741                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
5742                          * own state will get the read marks recorded, but
5743                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
5744                          * this state and will pop a new one.
5745                          */
5746                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
5747                         if (err)
5748                                 return err;
5749                         return 1;
5750                 }
5751                 sl = sl->next;
5752                 states_cnt++;
5753         }
5754
5755         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
5756                 return 0;
5757
5758         /* there were no equivalent states, remember current one.
5759          * technically the current state is not proven to be safe yet,
5760          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
5761          * or it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
5762          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
5763          * again on the way to bpf_exit
5764          */
5765         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
5766         if (!new_sl)
5767                 return -ENOMEM;
5768
5769         /* add new state to the head of linked list */
5770         new = &new_sl->state;
5771         err = copy_verifier_state(new, cur);
5772         if (err) {
5773                 free_verifier_state(new, false);
5774                 kfree(new_sl);
5775                 return err;
5776         }
5777         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
5778         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
5779         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
5780          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
5781          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
5782          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
5783          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
5784          * from callee with its full parentage chain, anyway.
5785          */
5786         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++)
5787                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
5788                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
5789         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
5790          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
5791          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
5792          * their parent and current state never has children yet.  Only
5793          * explored_states can get read marks.)
5794          */
5795         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
5796                 cur->frame[cur->curframe]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
5797
5798         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
5799         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
5800                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
5801                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
5802
5803                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
5804                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
5805                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
5806                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
5807                 }
5808         }
5809         return 0;
5810 }
5811
5812 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
5813 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
5814 {
5815         switch (type) {
5816         case PTR_TO_CTX:
5817         case PTR_TO_SOCKET:
5818         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
5819                 return false;
5820         default:
5821                 return true;
5822         }
5823 }
5824
5825 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
5826  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
5827  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
5828  *
5829  * R1 = sock_ptr
5830  * goto X;
5831  * ...
5832  * R1 = some_other_valid_ptr;
5833  * goto X;
5834  * ...
5835  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
5836  */
5837 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
5838 {
5839         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
5840                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
5841 }
5842
5843 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
5844 {
5845         struct bpf_verifier_state *state;
5846         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
5847         struct bpf_reg_state *regs;
5848         int insn_cnt = env->prog->len, i;
5849         int insn_processed = 0;
5850         bool do_print_state = false;
5851
5852         env->prev_linfo = NULL;
5853
5854         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
5855         if (!state)
5856                 return -ENOMEM;
5857         state->curframe = 0;
5858         state->speculative = false;
5859         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
5860         if (!state->frame[0]) {
5861                 kfree(state);
5862                 return -ENOMEM;
5863         }
5864         env->cur_state = state;
5865         init_func_state(env, state->frame[0],
5866                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
5867                         0 /* frameno */,
5868                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
5869
5870         for (;;) {
5871                 struct bpf_insn *insn;
5872                 u8 class;
5873                 int err;
5874
5875                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
5876                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
5877                                 env->insn_idx, insn_cnt);
5878                         return -EFAULT;
5879                 }
5880
5881                 insn = &insns[env->insn_idx];
5882                 class = BPF_CLASS(insn->code);
5883
5884                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
5885                         verbose(env,
5886                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
5887                                 insn_processed);
5888                         return -E2BIG;
5889                 }
5890
5891                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
5892                 if (err < 0)
5893                         return err;
5894                 if (err == 1) {
5895                         /* found equivalent state, can prune the search */
5896                         if (env->log.level) {
5897                                 if (do_print_state)
5898                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
5899                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
5900                                                 env->cur_state->speculative ?
5901                                                 " (speculative execution)" : "");
5902                                 else
5903                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
5904                         }
5905                         goto process_bpf_exit;
5906                 }
5907
5908                 if (signal_pending(current))
5909                         return -EAGAIN;
5910
5911                 if (need_resched())
5912                         cond_resched();
5913
5914                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
5915                         if (env->log.level > 1)
5916                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
5917                         else
5918                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
5919                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
5920                                         env->cur_state->speculative ?
5921                                         " (speculative execution)" : "");
5922                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
5923                         do_print_state = false;
5924                 }
5925
5926                 if (env->log.level) {
5927                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
5928                                 .cb_print       = verbose,
5929                                 .private_data   = env,
5930                         };
5931
5932                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
5933                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
5934                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
5935                 }
5936
5937                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
5938                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
5939                                                            env->prev_insn_idx);
5940                         if (err)
5941                                 return err;
5942                 }
5943
5944                 regs = cur_regs(env);
5945                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
5946
5947                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
5948                         err = check_alu_op(env, insn);
5949                         if (err)
5950                                 return err;
5951
5952                 } else if (class == BPF_LDX) {
5953                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
5954
5955                         /* check for reserved fields is already done */
5956
5957                         /* check src operand */
5958                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5959                         if (err)
5960                                 return err;
5961
5962                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5963                         if (err)
5964                                 return err;
5965
5966                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
5967
5968                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
5969                          * the state of dst_reg will be updated by this func
5970                          */
5971                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
5972                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
5973                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
5974                         if (err)
5975                                 return err;
5976
5977                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
5978
5979                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
5980                                 /* saw a valid insn
5981                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
5982                                  * save type to validate intersecting paths
5983                                  */
5984                                 *prev_src_type = src_reg_type;
5985
5986                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
5987                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
5988                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
5989                                  * with different pointer types:
5990                                  * src_reg == ctx in one branch and
5991                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
5992                                  * Reject it.
5993                                  */
5994                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
5995                                 return -EINVAL;
5996                         }
5997
5998                 } else if (class == BPF_STX) {
5999                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
6000
6001                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
6002                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
6003                                 if (err)
6004                                         return err;
6005                                 env->insn_idx++;
6006                                 continue;
6007                         }
6008
6009                         /* check src1 operand */
6010                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6011                         if (err)
6012                                 return err;
6013                         /* check src2 operand */
6014                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6015                         if (err)
6016                                 return err;
6017
6018                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
6019
6020                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
6021                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
6022                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
6023                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
6024                         if (err)
6025                                 return err;
6026
6027                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
6028
6029                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
6030                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
6031                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
6032                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
6033                                 return -EINVAL;
6034                         }
6035
6036                 } else if (class == BPF_ST) {
6037                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
6038                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
6039                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
6040                                 return -EINVAL;
6041                         }
6042                         /* check src operand */
6043                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6044                         if (err)
6045                                 return err;
6046
6047                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
6048                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
6049                                         insn->dst_reg,
6050                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
6051                                 return -EACCES;
6052                         }
6053
6054                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
6055                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
6056                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
6057                                                BPF_WRITE, -1, false);
6058                         if (err)
6059                                 return err;
6060
6061                 } else if (class == BPF_JMP) {
6062                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6063
6064                         if (opcode == BPF_CALL) {
6065                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6066                                     insn->off != 0 ||
6067                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
6068                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
6069                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
6070                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
6071                                         return -EINVAL;
6072                                 }
6073
6074                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
6075                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
6076                                 else
6077                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
6078                                 if (err)
6079                                         return err;
6080
6081                         } else if (opcode == BPF_JA) {
6082                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6083                                     insn->imm != 0 ||
6084                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
6085                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
6086                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
6087                                         return -EINVAL;
6088                                 }
6089
6090                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
6091                                 continue;
6092
6093                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
6094                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6095                                     insn->imm != 0 ||
6096                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
6097                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
6098                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
6099                                         return -EINVAL;
6100                                 }
6101
6102                                 if (state->curframe) {
6103                                         /* exit from nested function */
6104                                         env->prev_insn_idx = env->insn_idx;
6105                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
6106                                         if (err)
6107                                                 return err;
6108                                         do_print_state = true;
6109                                         continue;
6110                                 }
6111
6112                                 err = check_reference_leak(env);
6113                                 if (err)
6114                                         return err;
6115
6116                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
6117                                  * to return the value from eBPF program.
6118                                  * Make sure that it's readable at this time
6119                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
6120                                  * something into it earlier
6121                                  */
6122                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
6123                                 if (err)
6124                                         return err;
6125
6126                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
6127                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
6128                                         return -EACCES;
6129                                 }
6130
6131                                 err = check_return_code(env);
6132                                 if (err)
6133                                         return err;
6134 process_bpf_exit:
6135                                 err = pop_stack(env, &env->prev_insn_idx,
6136                                                 &env->insn_idx);
6137                                 if (err < 0) {
6138                                         if (err != -ENOENT)
6139                                                 return err;
6140                                         break;
6141                                 } else {
6142                                         do_print_state = true;
6143                                         continue;
6144                                 }
6145                         } else {
6146                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
6147                                 if (err)
6148                                         return err;
6149                         }
6150                 } else if (class == BPF_LD) {
6151                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
6152
6153                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
6154                                 err = check_ld_abs(env, insn);
6155                                 if (err)
6156                                         return err;
6157
6158                         } else if (mode == BPF_IMM) {
6159                                 err = check_ld_imm(env, insn);
6160                                 if (err)
6161                                         return err;
6162
6163                                 env->insn_idx++;
6164                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
6165                         } else {
6166                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
6167                                 return -EINVAL;
6168                         }
6169                 } else {
6170                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
6171                         return -EINVAL;
6172                 }
6173
6174                 env->insn_idx++;
6175         }
6176
6177         verbose(env, "processed %d insns (limit %d), stack depth ",
6178                 insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS);
6179         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6180                 u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
6181
6182                 verbose(env, "%d", depth);
6183                 if (i + 1 < env->subprog_cnt)
6184                         verbose(env, "+");
6185         }
6186         verbose(env, "\n");
6187         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
6188         return 0;
6189 }
6190
6191 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
6192 {
6193         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
6194                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
6195                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
6196                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
6197 }
6198
6199 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
6200                                         struct bpf_map *map,
6201                                         struct bpf_prog *prog)
6202
6203 {
6204         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
6205          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
6206          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
6207          * triggered.
6208          */
6209         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
6210                 if (!check_map_prealloc(map)) {
6211                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
6212                         return -EINVAL;
6213                 }
6214                 if (map->inner_map_meta &&
6215                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
6216                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
6217                         return -EINVAL;
6218                 }
6219         }
6220
6221         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
6222             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
6223                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
6224                 return -EINVAL;
6225         }
6226
6227         return 0;
6228 }
6229
6230 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
6231 {
6232         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
6233                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
6234 }
6235
6236 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
6237  * replace them with actual map pointers
6238  */
6239 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
6240 {
6241         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
6242         int insn_cnt = env->prog->len;
6243         int i, j, err;
6244
6245         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
6246         if (err)
6247                 return err;
6248
6249         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
6250                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
6251                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
6252                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
6253                         return -EINVAL;
6254                 }
6255
6256                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
6257                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
6258                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
6259                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
6260                         return -EINVAL;
6261                 }
6262
6263                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
6264                         struct bpf_map *map;
6265                         struct fd f;
6266
6267                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
6268                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
6269                             insn[1].off != 0) {
6270                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
6271                                 return -EINVAL;
6272                         }
6273
6274                         if (insn->src_reg == 0)
6275                                 /* valid generic load 64-bit imm */
6276                                 goto next_insn;
6277
6278                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
6279                                 verbose(env,
6280                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
6281                                 return -EINVAL;
6282                         }
6283
6284                         f = fdget(insn->imm);
6285                         map = __bpf_map_get(f);
6286                         if (IS_ERR(map)) {
6287                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
6288                                         insn->imm);
6289                                 return PTR_ERR(map);
6290                         }
6291
6292                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
6293                         if (err) {
6294                                 fdput(f);
6295                                 return err;
6296                         }
6297
6298                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
6299                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
6300                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
6301
6302                         /* check whether we recorded this map already */
6303                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
6304                                 if (env->used_maps[j] == map) {
6305                                         fdput(f);
6306                                         goto next_insn;
6307                                 }
6308
6309                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
6310                                 fdput(f);
6311                                 return -E2BIG;
6312                         }
6313
6314                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
6315                          * the map will be released by release_maps() or it
6316                          * will be used by the valid program until it's unloaded
6317                          * and all maps are released in free_used_maps()
6318                          */
6319                         map = bpf_map_inc(map, false);
6320                         if (IS_ERR(map)) {
6321                                 fdput(f);
6322                                 return PTR_ERR(map);
6323                         }
6324                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
6325
6326                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
6327                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
6328                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
6329                                 fdput(f);
6330                                 return -EBUSY;
6331                         }
6332
6333                         fdput(f);
6334 next_insn:
6335                         insn++;
6336                         i++;
6337                         continue;
6338                 }
6339
6340                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
6341                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
6342                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
6343                         return -EINVAL;
6344                 }
6345         }
6346
6347         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
6348          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
6349          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
6350          */
6351         return 0;
6352 }
6353
6354 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
6355 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
6356 {
6357         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
6358         int i;
6359
6360         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
6361                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
6362                         continue;
6363                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
6364                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
6365         }
6366
6367         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
6368                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
6369 }
6370
6371 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
6372 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
6373 {
6374         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
6375         int insn_cnt = env->prog->len;
6376         int i;
6377
6378         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
6379                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
6380                         insn->src_reg = 0;
6381 }
6382
6383 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
6384  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
6385  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
6386  */
6387 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
6388                                 u32 off, u32 cnt)
6389 {
6390         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
6391         int i;
6392
6393         if (cnt == 1)
6394                 return 0;
6395         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
6396                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
6397         if (!new_data)
6398                 return -ENOMEM;
6399         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
6400         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
6401                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
6402         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
6403                 new_data[i].seen = true;
6404         env->insn_aux_data = new_data;
6405         vfree(old_data);
6406         return 0;
6407 }
6408
6409 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
6410 {
6411         int i;
6412
6413         if (len == 1)
6414                 return;
6415         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
6416         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
6417                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
6418                         continue;
6419                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
6420         }
6421 }
6422
6423 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
6424                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
6425 {
6426         struct bpf_prog *new_prog;
6427
6428         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
6429         if (!new_prog)
6430                 return NULL;
6431         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
6432                 return NULL;
6433         adjust_subprog_starts(env, off, len);
6434         return new_prog;
6435 }
6436
6437 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
6438  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
6439  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
6440  * with 'ja -1'.
6441  *
6442  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
6443  * program and through another bug we would manage to jump there, then
6444  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
6445  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
6446  * code could be located.
6447  */
6448 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
6449 {
6450         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
6451         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
6452         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
6453         const int insn_cnt = env->prog->len;
6454         int i;
6455
6456         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
6457                 if (aux_data[i].seen)
6458                         continue;
6459                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
6460         }
6461 }
6462
6463 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
6464  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
6465  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
6466  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
6467  */
6468 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
6469 {
6470         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
6471         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
6472         const int insn_cnt = env->prog->len;
6473         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
6474         u32 target_size, size_default, off;
6475         struct bpf_prog *new_prog;
6476         enum bpf_access_type type;
6477         bool is_narrower_load;
6478
6479         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
6480                 if (!ops->gen_prologue) {
6481                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6482                         return -EINVAL;
6483                 }
6484                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
6485                                         env->prog);
6486                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
6487                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6488                         return -EINVAL;
6489                 } else if (cnt) {
6490                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
6491                         if (!new_prog)
6492                                 return -ENOMEM;
6493
6494                         env->prog = new_prog;
6495                         delta += cnt - 1;
6496                 }
6497         }
6498
6499         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
6500                 return 0;
6501
6502         insn = env->prog->insnsi + delta;
6503
6504         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
6505                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
6506
6507                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
6508                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
6509                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
6510                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
6511                         type = BPF_READ;
6512                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
6513                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
6514                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
6515                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
6516                         type = BPF_WRITE;
6517                 else
6518                         continue;
6519
6520                 if (type == BPF_WRITE &&
6521                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
6522                         struct bpf_insn patch[] = {
6523                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
6524                                  * There are no memory dependencies for this store,
6525                                  * since it's only using frame pointer and immediate
6526                                  * constant of zero
6527                                  */
6528                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
6529                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
6530                                            0),
6531                                 /* the original STX instruction will immediately
6532                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
6533                                  */
6534                                 *insn,
6535                         };
6536
6537                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
6538                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
6539                         if (!new_prog)
6540                                 return -ENOMEM;
6541
6542                         delta    += cnt - 1;
6543                         env->prog = new_prog;
6544                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6545                         continue;
6546                 }
6547
6548                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
6549                 case PTR_TO_CTX:
6550                         if (!ops->convert_ctx_access)
6551                                 continue;
6552                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
6553                         break;
6554                 case PTR_TO_SOCKET:
6555                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
6556                         break;
6557                 default:
6558                         continue;
6559                 }
6560
6561                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
6562                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
6563
6564                 /* If the read access is a narrower load of the field,
6565                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
6566                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
6567                  * we will apply proper mask to the result.
6568                  */
6569                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
6570                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
6571                 off = insn->off;
6572                 if (is_narrower_load) {
6573                         u8 size_code;
6574
6575                         if (type == BPF_WRITE) {
6576                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
6577                                 return -EINVAL;
6578                         }
6579
6580                         size_code = BPF_H;
6581                         if (ctx_field_size == 4)
6582                                 size_code = BPF_W;
6583                         else if (ctx_field_size == 8)
6584                                 size_code = BPF_DW;
6585
6586                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
6587                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
6588                 }
6589
6590                 target_size = 0;
6591                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
6592                                          &target_size);
6593                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
6594                     (ctx_field_size && !target_size)) {
6595                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6596                         return -EINVAL;
6597                 }
6598
6599                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
6600                         u8 shift = (off & (size_default - 1)) * 8;
6601
6602                         if (ctx_field_size <= 4) {
6603                                 if (shift)
6604                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
6605                                                                         insn->dst_reg,
6606                                                                         shift);
6607                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
6608                                                                 (1 << size * 8) - 1);
6609                         } else {
6610                                 if (shift)
6611                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
6612                                                                         insn->dst_reg,
6613                                                                         shift);
6614                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
6615                                                                 (1 << size * 8) - 1);
6616                         }
6617                 }
6618
6619                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
6620                 if (!new_prog)
6621                         return -ENOMEM;
6622
6623                 delta += cnt - 1;
6624
6625                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
6626                 env->prog = new_prog;
6627                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6628         }
6629
6630         return 0;
6631 }
6632
6633 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
6634 {
6635         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
6636         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
6637         struct bpf_insn *insn;
6638         void *old_bpf_func;
6639         int err;
6640
6641         if (env->subprog_cnt <= 1)
6642                 return 0;
6643
6644         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
6645                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6646                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6647                         continue;
6648                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
6649                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
6650                  * propagated in any case.
6651                  */
6652                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
6653                 if (subprog < 0) {
6654                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
6655                                   i + insn->imm + 1);
6656                         return -EFAULT;
6657                 }
6658                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
6659                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
6660                  */
6661                 insn->off = subprog;
6662                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
6663                  * to interpreter will be needed
6664                  */
6665                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
6666                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
6667                 insn->imm = 1;
6668         }
6669
6670         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
6671         if (err)
6672                 goto out_undo_insn;
6673
6674         err = -ENOMEM;
6675         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
6676         if (!func)
6677                 goto out_undo_insn;
6678
6679         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6680                 subprog_start = subprog_end;
6681                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
6682
6683                 len = subprog_end - subprog_start;
6684                 func[i] = bpf_prog_alloc(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
6685                 if (!func[i])
6686                         goto out_free;
6687                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
6688                        len * sizeof(struct bpf_insn));
6689                 func[i]->type = prog->type;
6690                 func[i]->len = len;
6691                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
6692                         goto out_free;
6693                 func[i]->is_func = 1;
6694                 func[i]->aux->func_idx = i;
6695                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
6696                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
6697                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
6698
6699                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
6700                  * Long term would need debug info to populate names
6701                  */
6702                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
6703                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
6704                 func[i]->jit_requested = 1;
6705                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
6706                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
6707                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
6708                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
6709                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
6710                 if (!func[i]->jited) {
6711                         err = -ENOTSUPP;
6712                         goto out_free;
6713                 }
6714                 cond_resched();
6715         }
6716         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
6717          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
6718          * run last pass of JIT
6719          */
6720         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6721                 insn = func[i]->insnsi;
6722                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
6723                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6724                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6725                                 continue;
6726                         subprog = insn->off;
6727                         insn->imm = (u64 (*)(u64, u64, u64, u64, u64))
6728                                 func[subprog]->bpf_func -
6729                                 __bpf_call_base;
6730                 }
6731
6732                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
6733                  * of the JITed images for each function in the program
6734                  *
6735                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
6736                  * might not be large enough to hold the offset of the start
6737                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
6738                  *
6739                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
6740                  * by using its subprog id, available from the off field of
6741                  * the call instruction, as an index for this list
6742                  */
6743                 func[i]->aux->func = func;
6744                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
6745         }
6746         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6747                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
6748                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
6749                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
6750                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
6751                         err = -ENOTSUPP;
6752                         goto out_free;
6753                 }
6754                 cond_resched();
6755         }
6756
6757         /* finally lock prog and jit images for all functions and
6758          * populate kallsysm
6759          */
6760         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6761                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
6762                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
6763         }
6764
6765         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
6766          * prog consistent for later dump requests, so they can
6767          * later look the same as if they were interpreted only.
6768          */
6769         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
6770                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6771                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6772                         continue;
6773                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
6774                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
6775                 insn->imm = subprog;
6776         }
6777
6778         prog->jited = 1;
6779         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
6780         prog->aux->func = func;
6781         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
6782         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
6783         return 0;
6784 out_free:
6785         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
6786                 if (func[i])
6787                         bpf_jit_free(func[i]);
6788         kfree(func);
6789 out_undo_insn:
6790         /* cleanup main prog to be interpreted */
6791         prog->jit_requested = 0;
6792         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
6793                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6794                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6795                         continue;
6796                 insn->off = 0;
6797                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
6798         }
6799         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
6800         return err;
6801 }
6802
6803 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
6804 {
6805 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
6806         struct bpf_prog *prog = env->prog;
6807         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
6808         int i, depth;
6809 #endif
6810         int err = 0;
6811
6812         if (env->prog->jit_requested &&
6813             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
6814                 err = jit_subprogs(env);
6815                 if (err == 0)
6816                         return 0;
6817                 if (err == -EFAULT)
6818                         return err;
6819         }
6820 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
6821         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
6822                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6823                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6824                         continue;
6825                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
6826                 if (depth < 0)
6827                         return depth;
6828                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
6829         }
6830         err = 0;
6831 #endif
6832         return err;
6833 }
6834
6835 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
6836  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
6837  *
6838  * this function is called after eBPF program passed verification
6839  */
6840 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
6841 {
6842         struct bpf_prog *prog = env->prog;
6843         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
6844         const struct bpf_func_proto *fn;
6845         const int insn_cnt = prog->len;
6846         const struct bpf_map_ops *ops;
6847         struct bpf_insn_aux_data *aux;
6848         struct bpf_insn insn_buf[16];
6849         struct bpf_prog *new_prog;
6850         struct bpf_map *map_ptr;
6851         int i, cnt, delta = 0;
6852
6853         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
6854                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
6855                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
6856                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
6857                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
6858                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
6859                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
6860                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
6861                                 /* Rx div 0 -> 0 */
6862                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
6863                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
6864                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
6865                                 *insn,
6866                         };
6867                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
6868                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
6869                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
6870                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
6871                                 *insn,
6872                         };
6873                         struct bpf_insn *patchlet;
6874
6875                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
6876                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
6877                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
6878                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
6879                         } else {
6880                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
6881                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
6882                         }
6883
6884                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
6885                         if (!new_prog)
6886                                 return -ENOMEM;
6887
6888                         delta    += cnt - 1;
6889                         env->prog = prog = new_prog;
6890                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6891                         continue;
6892                 }
6893
6894                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
6895                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
6896                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
6897                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
6898                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
6899                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6900                                 return -EINVAL;
6901                         }
6902
6903                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
6904                         if (!new_prog)
6905                                 return -ENOMEM;
6906
6907                         delta    += cnt - 1;
6908                         env->prog = prog = new_prog;
6909                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6910                         continue;
6911                 }
6912
6913                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
6914                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
6915                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
6916                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
6917                         struct bpf_insn insn_buf[16];
6918                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
6919                         bool issrc, isneg;
6920                         u32 off_reg;
6921
6922                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
6923                         if (!aux->alu_state)
6924                                 continue;
6925
6926                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
6927                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
6928                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
6929
6930                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
6931                         if (isneg)
6932                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
6933                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
6934                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
6935                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
6936                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
6937                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
6938                         if (issrc) {
6939                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
6940                                                          off_reg);
6941                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
6942                         } else {
6943                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
6944                                                          BPF_REG_AX);
6945                         }
6946                         if (isneg)
6947                                 insn->code = insn->code == code_add ?
6948                                              code_sub : code_add;
6949                         *patch++ = *insn;
6950                         if (issrc && isneg)
6951                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
6952                         cnt = patch - insn_buf;
6953
6954                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
6955                         if (!new_prog)
6956                                 return -ENOMEM;
6957
6958                         delta    += cnt - 1;
6959                         env->prog = prog = new_prog;
6960                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6961                         continue;
6962                 }
6963
6964                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
6965                         continue;
6966                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
6967                         continue;
6968
6969                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
6970                         prog->dst_needed = 1;
6971                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
6972                         bpf_user_rnd_init_once();
6973                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
6974                         prog->kprobe_override = 1;
6975                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
6976                         /* If we tail call into other programs, we
6977                          * cannot make any assumptions since they can
6978                          * be replaced dynamically during runtime in
6979                          * the program array.
6980                          */
6981                         prog->cb_access = 1;
6982                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
6983                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
6984
6985                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
6986                          * conditional branch in the interpeter for every normal
6987                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
6988                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
6989                          */
6990                         insn->imm = 0;
6991                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
6992
6993                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
6994                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
6995                                 continue;
6996
6997                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
6998                          * emit two extra insns:
6999                          * if (index >= max_entries) goto out;
7000                          * index &= array->index_mask;
7001                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
7002                          */
7003                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
7004                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
7005                                 return -EINVAL;
7006                         }
7007
7008                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
7009                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
7010                                                   map_ptr->max_entries, 2);
7011                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
7012                                                     container_of(map_ptr,
7013                                                                  struct bpf_array,
7014                                                                  map)->index_mask);
7015                         insn_buf[2] = *insn;
7016                         cnt = 3;
7017                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
7018                         if (!new_prog)
7019                                 return -ENOMEM;
7020
7021                         delta    += cnt - 1;
7022                         env->prog = prog = new_prog;
7023                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7024                         continue;
7025                 }
7026
7027                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
7028                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
7029                  * only.
7030                  */
7031                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
7032                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
7033                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
7034                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
7035                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
7036                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
7037                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
7038                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
7039                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
7040                                 goto patch_call_imm;
7041
7042                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
7043                         ops = map_ptr->ops;
7044                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
7045                             ops->map_gen_lookup) {
7046                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
7047                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
7048                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
7049                                         return -EINVAL;
7050                                 }
7051
7052                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
7053                                                                insn_buf, cnt);
7054                                 if (!new_prog)
7055                                         return -ENOMEM;
7056
7057                                 delta    += cnt - 1;
7058                                 env->prog = prog = new_prog;
7059                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7060                                 continue;
7061                         }
7062
7063                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
7064                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
7065                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
7066                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
7067                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
7068                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
7069                                               u64 flags))NULL));
7070                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
7071                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
7072                                               u64 flags))NULL));
7073                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
7074                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
7075                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
7076                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
7077
7078                         switch (insn->imm) {
7079                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
7080                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
7081                                             __bpf_call_base;
7082                                 continue;
7083                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
7084                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
7085                                             __bpf_call_base;
7086                                 continue;
7087                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
7088                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
7089                                             __bpf_call_base;
7090                                 continue;
7091                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
7092                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
7093                                             __bpf_call_base;
7094                                 continue;
7095                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
7096                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
7097                                             __bpf_call_base;
7098                                 continue;
7099                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
7100                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
7101                                             __bpf_call_base;
7102                                 continue;
7103                         }
7104
7105                         goto patch_call_imm;
7106                 }
7107
7108 patch_call_imm:
7109                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
7110                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
7111                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
7112                  */
7113                 if (!fn->func) {
7114                         verbose(env,
7115                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
7116                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
7117                         return -EFAULT;
7118                 }
7119                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
7120         }
7121
7122         return 0;
7123 }
7124
7125 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
7126 {
7127         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
7128         int i;
7129
7130         if (!env->explored_states)
7131                 return;
7132
7133         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
7134                 sl = env->explored_states[i];
7135
7136                 if (sl)
7137                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
7138                                 sln = sl->next;
7139                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
7140                                 kfree(sl);
7141                                 sl = sln;
7142                         }
7143         }
7144
7145         kfree(env->explored_states);
7146 }
7147
7148 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
7149               union bpf_attr __user *uattr)
7150 {
7151         struct bpf_verifier_env *env;
7152         struct bpf_verifier_log *log;
7153         int ret = -EINVAL;
7154
7155         /* no program is valid */
7156         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
7157                 return -EINVAL;
7158
7159         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
7160          * allocate/free it every time bpf_check() is called
7161          */
7162         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
7163         if (!env)
7164                 return -ENOMEM;
7165         log = &env->log;
7166
7167         env->insn_aux_data =
7168                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data),
7169                                    (*prog)->len));
7170         ret = -ENOMEM;
7171         if (!env->insn_aux_data)
7172                 goto err_free_env;
7173         env->prog = *prog;
7174         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
7175
7176         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
7177         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
7178
7179         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
7180                 /* user requested verbose verifier output
7181                  * and supplied buffer to store the verification trace
7182                  */
7183                 log->level = attr->log_level;
7184                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
7185                 log->len_total = attr->log_size;
7186
7187                 ret = -EINVAL;
7188                 /* log attributes have to be sane */
7189                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
7190                     !log->level || !log->ubuf)
7191                         goto err_unlock;
7192         }
7193
7194         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
7195         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
7196                 env->strict_alignment = true;
7197         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
7198                 env->strict_alignment = false;
7199
7200         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
7201         if (ret < 0)
7202                 goto skip_full_check;
7203
7204         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7205                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
7206                 if (ret)
7207                         goto skip_full_check;
7208         }
7209
7210         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
7211                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
7212                                        GFP_USER);
7213         ret = -ENOMEM;
7214         if (!env->explored_states)
7215                 goto skip_full_check;
7216
7217         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
7218
7219         ret = check_subprogs(env);
7220         if (ret < 0)
7221                 goto skip_full_check;
7222
7223         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
7224         if (ret < 0)
7225                 goto skip_full_check;
7226
7227         ret = check_cfg(env);
7228         if (ret < 0)
7229                 goto skip_full_check;
7230
7231         ret = do_check(env);
7232         if (env->cur_state) {
7233                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
7234                 env->cur_state = NULL;
7235         }
7236
7237         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
7238                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
7239
7240 skip_full_check:
7241         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
7242         free_states(env);
7243
7244         if (ret == 0)
7245                 ret = check_max_stack_depth(env);
7246
7247         /* instruction rewrites happen after this point */
7248         if (ret == 0)
7249                 sanitize_dead_code(env);
7250
7251         if (ret == 0)
7252                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
7253                 ret = convert_ctx_accesses(env);
7254
7255         if (ret == 0)
7256                 ret = fixup_bpf_calls(env);
7257
7258         if (ret == 0)
7259                 ret = fixup_call_args(env);
7260
7261         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
7262                 ret = -ENOSPC;
7263         if (log->level && !log->ubuf) {
7264                 ret = -EFAULT;
7265                 goto err_release_maps;
7266         }
7267
7268         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
7269                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
7270                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
7271                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
7272                                                           GFP_KERNEL);
7273
7274                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
7275                         ret = -ENOMEM;
7276                         goto err_release_maps;
7277                 }
7278
7279                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
7280                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
7281                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
7282
7283                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
7284                  * bpf_ld_imm64 instructions
7285                  */
7286                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
7287         }
7288
7289         if (ret == 0)
7290                 adjust_btf_func(env);
7291
7292 err_release_maps:
7293         if (!env->prog->aux->used_maps)
7294                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
7295                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
7296                  */
7297                 release_maps(env);
7298         *prog = env->prog;
7299 err_unlock:
7300         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
7301         vfree(env->insn_aux_data);
7302 err_free_env:
7303         kfree(env);
7304         return ret;
7305 }