OSDN Git Service

bpf, verifier: avoid retpoline for map push/pop/peek operation
[uclinux-h8/linux.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 <linux/kernel.h>
15 #include <linux/types.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/bpf.h>
18 #include <linux/bpf_verifier.h>
19 #include <linux/filter.h>
20 #include <net/netlink.h>
21 #include <linux/file.h>
22 #include <linux/vmalloc.h>
23 #include <linux/stringify.h>
24 #include <linux/bsearch.h>
25 #include <linux/sort.h>
26 #include <linux/perf_event.h>
27
28 #include "disasm.h"
29
30 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
31 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
32         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
33 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
34 #include <linux/bpf_types.h>
35 #undef BPF_PROG_TYPE
36 #undef BPF_MAP_TYPE
37 };
38
39 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
40  * instruction by instruction and updates register/stack state.
41  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
42  *
43  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
44  * It rejects the following programs:
45  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
46  * - if loop is present (detected via back-edge)
47  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
48  * - out of bounds or malformed jumps
49  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
50  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
51  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
52  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
53  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
54  *
55  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
56  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
57  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
58  * copied to R1.
59  *
60  * All registers are 64-bit.
61  * R0 - return register
62  * R1-R5 argument passing registers
63  * R6-R9 callee saved registers
64  * R10 - frame pointer read-only
65  *
66  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
67  * and has type PTR_TO_CTX.
68  *
69  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
70  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
71  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
72  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
73  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
74  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
75  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
76  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
77  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
78  *
79  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
80  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
81  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
82  *
83  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
84  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
85  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
86  *
87  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
88  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
89  *
90  * registers used to pass values to function calls are checked against
91  * function argument constraints.
92  *
93  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
94  * It means that the register type passed to this function must be
95  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
96  * 'pointer to map element key'
97  *
98  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
99  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
100  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
101  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
102  *
103  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
104  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
105  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
106  * the helper function as a pointer to map element key.
107  *
108  * On the kernel side the helper function looks like:
109  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
110  * {
111  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
112  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
113  *    void *value;
114  *
115  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
116  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
117  *    the stack of eBPF program.
118  * }
119  *
120  * Corresponding eBPF program may look like:
121  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
122  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
123  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
124  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
125  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
126  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
127  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
128  *
129  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
130  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
131  * and were initialized prior to this call.
132  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
133  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
134  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
135  * returns ether pointer to map value or NULL.
136  *
137  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
138  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
139  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
140  * branch. See check_cond_jmp_op().
141  *
142  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
143  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
144  *
145  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
146  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
147  * the BPF program:
148  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
149  *
150  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
151  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
152  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
153  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
154  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
155  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
156  *
157  * For each helper function that allocates a reference, such as
158  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
159  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
160  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
161  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
162  */
163
164 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
165 struct bpf_verifier_stack_elem {
166         /* verifer state is 'st'
167          * before processing instruction 'insn_idx'
168          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
169          */
170         struct bpf_verifier_state st;
171         int insn_idx;
172         int prev_insn_idx;
173         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
174 };
175
176 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
177 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
178
179 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
180 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
181                                           POISON_POINTER_DELTA))
182 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
183
184 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
185 {
186         return BPF_MAP_PTR(aux->map_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
187 }
188
189 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
190 {
191         return aux->map_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
192 }
193
194 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
195                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
196 {
197         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
198         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
199         aux->map_state = (unsigned long)map |
200                          (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
201 }
202
203 struct bpf_call_arg_meta {
204         struct bpf_map *map_ptr;
205         bool raw_mode;
206         bool pkt_access;
207         int regno;
208         int access_size;
209         s64 msize_smax_value;
210         u64 msize_umax_value;
211         int ptr_id;
212 };
213
214 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
215
216 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
217                        va_list args)
218 {
219         unsigned int n;
220
221         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
222
223         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
224                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
225
226         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
227         log->kbuf[n] = '\0';
228
229         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
230                 log->len_used += n;
231         else
232                 log->ubuf = NULL;
233 }
234
235 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
236  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
237  * so the user can figure out what's wrong with the program
238  */
239 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
240                                            const char *fmt, ...)
241 {
242         va_list args;
243
244         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
245                 return;
246
247         va_start(args, fmt);
248         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
249         va_end(args);
250 }
251 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
252
253 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
254 {
255         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
256         va_list args;
257
258         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
259                 return;
260
261         va_start(args, fmt);
262         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
263         va_end(args);
264 }
265
266 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
267 {
268         return type == PTR_TO_PACKET ||
269                type == PTR_TO_PACKET_META;
270 }
271
272 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
273 {
274         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
275                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
276 }
277
278 static bool type_is_refcounted(enum bpf_reg_type type)
279 {
280         return type == PTR_TO_SOCKET;
281 }
282
283 static bool type_is_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
284 {
285         return type == PTR_TO_SOCKET || type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
286 }
287
288 static bool reg_is_refcounted(const struct bpf_reg_state *reg)
289 {
290         return type_is_refcounted(reg->type);
291 }
292
293 static bool reg_is_refcounted_or_null(const struct bpf_reg_state *reg)
294 {
295         return type_is_refcounted_or_null(reg->type);
296 }
297
298 static bool arg_type_is_refcounted(enum bpf_arg_type type)
299 {
300         return type == ARG_PTR_TO_SOCKET;
301 }
302
303 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
304  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
305  * released by release_reference().
306  */
307 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
308 {
309         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
310 }
311
312 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
313 static const char * const reg_type_str[] = {
314         [NOT_INIT]              = "?",
315         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
316         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
317         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
318         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
319         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
320         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
321         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
322         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
323         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
324         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
325         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
326         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
327 };
328
329 static char slot_type_char[] = {
330         [STACK_INVALID] = '?',
331         [STACK_SPILL]   = 'r',
332         [STACK_MISC]    = 'm',
333         [STACK_ZERO]    = '0',
334 };
335
336 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
337                            enum bpf_reg_liveness live)
338 {
339         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN))
340             verbose(env, "_");
341         if (live & REG_LIVE_READ)
342                 verbose(env, "r");
343         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
344                 verbose(env, "w");
345 }
346
347 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
348                                    const struct bpf_reg_state *reg)
349 {
350         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
351
352         return cur->frame[reg->frameno];
353 }
354
355 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
356                                  const struct bpf_func_state *state)
357 {
358         const struct bpf_reg_state *reg;
359         enum bpf_reg_type t;
360         int i;
361
362         if (state->frameno)
363                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
364         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
365                 reg = &state->regs[i];
366                 t = reg->type;
367                 if (t == NOT_INIT)
368                         continue;
369                 verbose(env, " R%d", i);
370                 print_liveness(env, reg->live);
371                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
372                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
373                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
374                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
375                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
376                         if (t == PTR_TO_STACK)
377                                 verbose(env, ",call_%d", func(env, reg)->callsite);
378                 } else {
379                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
380                         if (t != SCALAR_VALUE)
381                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
382                         if (type_is_pkt_pointer(t))
383                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
384                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
385                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
386                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
387                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
388                                         reg->map_ptr->key_size,
389                                         reg->map_ptr->value_size);
390                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
391                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
392                                  * could be a pointer whose offset is too big
393                                  * for reg->off
394                                  */
395                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
396                         } else {
397                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
398                                     reg->smin_value != S64_MIN)
399                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
400                                                 (long long)reg->smin_value);
401                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
402                                     reg->smax_value != S64_MAX)
403                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
404                                                 (long long)reg->smax_value);
405                                 if (reg->umin_value != 0)
406                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
407                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
408                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
409                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
410                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
411                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
412                                         char tn_buf[48];
413
414                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
415                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
416                                 }
417                         }
418                         verbose(env, ")");
419                 }
420         }
421         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
422                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
423                 bool valid = false;
424                 int j;
425
426                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
427                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
428                                 valid = true;
429                         types_buf[j] = slot_type_char[
430                                         state->stack[i].slot_type[j]];
431                 }
432                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
433                 if (!valid)
434                         continue;
435                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
436                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
437                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
438                         verbose(env, "=%s",
439                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
440                 else
441                         verbose(env, "=%s", types_buf);
442         }
443         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
444                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
445                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
446                         if (state->refs[i].id)
447                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
448         }
449         verbose(env, "\n");
450 }
451
452 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
453 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
454                                const struct bpf_func_state *src)        \
455 {                                                                       \
456         if (!src->FIELD)                                                \
457                 return 0;                                               \
458         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
459                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
460                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
461                 return -EFAULT;                                         \
462         }                                                               \
463         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
464                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
465         return 0;                                                       \
466 }
467 /* copy_reference_state() */
468 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
469 /* copy_stack_state() */
470 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
471 #undef COPY_STATE_FN
472
473 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
474 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
475                                   bool copy_old)                        \
476 {                                                                       \
477         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
478         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
479         int slot = size / SIZE;                                         \
480                                                                         \
481         if (size <= old_size || !size) {                                \
482                 if (copy_old)                                           \
483                         return 0;                                       \
484                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
485                 if (!size && old_size) {                                \
486                         kfree(state->FIELD);                            \
487                         state->FIELD = NULL;                            \
488                 }                                                       \
489                 return 0;                                               \
490         }                                                               \
491         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
492                                     GFP_KERNEL);                        \
493         if (!new_##FIELD)                                               \
494                 return -ENOMEM;                                         \
495         if (copy_old) {                                                 \
496                 if (state->FIELD)                                       \
497                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
498                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
499                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
500                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
501         }                                                               \
502         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
503         kfree(state->FIELD);                                            \
504         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
505         return 0;                                                       \
506 }
507 /* realloc_reference_state() */
508 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
509 /* realloc_stack_state() */
510 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
511 #undef REALLOC_STATE_FN
512
513 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
514  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
515  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
516  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
517  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
518  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
519  */
520 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
521                               int refs_size, bool copy_old)
522 {
523         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
524         if (err)
525                 return err;
526         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
527 }
528
529 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
530  * this new pointer reference.
531  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
532  * On failure, returns a negative errno.
533  */
534 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
535 {
536         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
537         int new_ofs = state->acquired_refs;
538         int id, err;
539
540         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
541         if (err)
542                 return err;
543         id = ++env->id_gen;
544         state->refs[new_ofs].id = id;
545         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
546
547         return id;
548 }
549
550 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
551 static int __release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
552 {
553         int i, last_idx;
554
555         if (!ptr_id)
556                 return -EFAULT;
557
558         last_idx = state->acquired_refs - 1;
559         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
560                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
561                         if (last_idx && i != last_idx)
562                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
563                                        sizeof(*state->refs));
564                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
565                         state->acquired_refs--;
566                         return 0;
567                 }
568         }
569         return -EFAULT;
570 }
571
572 /* variation on the above for cases where we expect that there must be an
573  * outstanding reference for the specified ptr_id.
574  */
575 static int release_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int ptr_id)
576 {
577         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
578         int err;
579
580         err = __release_reference_state(state, ptr_id);
581         if (WARN_ON_ONCE(err != 0))
582                 verbose(env, "verifier internal error: can't release reference\n");
583         return err;
584 }
585
586 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
587                                     struct bpf_func_state *src)
588 {
589         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
590         if (err)
591                 return err;
592         err = copy_reference_state(dst, src);
593         if (err)
594                 return err;
595         return 0;
596 }
597
598 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
599 {
600         if (!state)
601                 return;
602         kfree(state->refs);
603         kfree(state->stack);
604         kfree(state);
605 }
606
607 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
608                                 bool free_self)
609 {
610         int i;
611
612         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
613                 free_func_state(state->frame[i]);
614                 state->frame[i] = NULL;
615         }
616         if (free_self)
617                 kfree(state);
618 }
619
620 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
621  * when necessary to accommodate larger src stack
622  */
623 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
624                            const struct bpf_func_state *src)
625 {
626         int err;
627
628         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
629                                  false);
630         if (err)
631                 return err;
632         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
633         err = copy_reference_state(dst, src);
634         if (err)
635                 return err;
636         return copy_stack_state(dst, src);
637 }
638
639 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
640                                const struct bpf_verifier_state *src)
641 {
642         struct bpf_func_state *dst;
643         int i, err;
644
645         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
646         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
647                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
648                 dst_state->frame[i] = NULL;
649         }
650         dst_state->curframe = src->curframe;
651         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
652                 dst = dst_state->frame[i];
653                 if (!dst) {
654                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
655                         if (!dst)
656                                 return -ENOMEM;
657                         dst_state->frame[i] = dst;
658                 }
659                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
660                 if (err)
661                         return err;
662         }
663         return 0;
664 }
665
666 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
667                      int *insn_idx)
668 {
669         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
670         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
671         int err;
672
673         if (env->head == NULL)
674                 return -ENOENT;
675
676         if (cur) {
677                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
678                 if (err)
679                         return err;
680         }
681         if (insn_idx)
682                 *insn_idx = head->insn_idx;
683         if (prev_insn_idx)
684                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
685         elem = head->next;
686         free_verifier_state(&head->st, false);
687         kfree(head);
688         env->head = elem;
689         env->stack_size--;
690         return 0;
691 }
692
693 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
694                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
695 {
696         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
697         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
698         int err;
699
700         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
701         if (!elem)
702                 goto err;
703
704         elem->insn_idx = insn_idx;
705         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
706         elem->next = env->head;
707         env->head = elem;
708         env->stack_size++;
709         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
710         if (err)
711                 goto err;
712         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
713                 verbose(env, "BPF program is too complex\n");
714                 goto err;
715         }
716         return &elem->st;
717 err:
718         free_verifier_state(env->cur_state, true);
719         env->cur_state = NULL;
720         /* pop all elements and return */
721         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
722         return NULL;
723 }
724
725 #define CALLER_SAVED_REGS 6
726 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
727         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
728 };
729
730 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
731
732 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
733  * known to have the value @imm.
734  */
735 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
736 {
737         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
738         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
739                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
740         reg->var_off = tnum_const(imm);
741         reg->smin_value = (s64)imm;
742         reg->smax_value = (s64)imm;
743         reg->umin_value = imm;
744         reg->umax_value = imm;
745 }
746
747 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
748  * used only on registers holding a pointer type.
749  */
750 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
751 {
752         __mark_reg_known(reg, 0);
753 }
754
755 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
756 {
757         __mark_reg_known(reg, 0);
758         reg->type = SCALAR_VALUE;
759 }
760
761 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
762                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
763 {
764         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
765                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
766                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
767                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
768                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
769                 return;
770         }
771         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
772 }
773
774 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
775 {
776         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
777 }
778
779 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
780 {
781         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
782                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
783 }
784
785 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
786 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
787                                     enum bpf_reg_type which)
788 {
789         /* The register can already have a range from prior markings.
790          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
791          * origin.
792          */
793         return reg->type == which &&
794                reg->id == 0 &&
795                reg->off == 0 &&
796                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
797 }
798
799 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
800 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
801 {
802         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
803         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
804                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
805         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
806         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
807                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
808         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
809         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
810                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
811 }
812
813 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
814 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
815 {
816         /* Learn sign from signed bounds.
817          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
818          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
819          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
820          */
821         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
822                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
823                                                           reg->umin_value);
824                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
825                                                           reg->umax_value);
826                 return;
827         }
828         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
829          * boundary, so we must be careful.
830          */
831         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
832                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
833                  * is positive, hence safe.
834                  */
835                 reg->smin_value = reg->umin_value;
836                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
837                                                           reg->umax_value);
838         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
839                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
840                  * is negative, hence safe.
841                  */
842                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
843                                                           reg->umin_value);
844                 reg->smax_value = reg->umax_value;
845         }
846 }
847
848 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
849 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
850 {
851         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
852                                       tnum_range(reg->umin_value,
853                                                  reg->umax_value));
854 }
855
856 /* Reset the min/max bounds of a register */
857 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
858 {
859         reg->smin_value = S64_MIN;
860         reg->smax_value = S64_MAX;
861         reg->umin_value = 0;
862         reg->umax_value = U64_MAX;
863 }
864
865 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
866 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
867 {
868         /*
869          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
870          * padding between 'type' and union
871          */
872         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
873         reg->type = SCALAR_VALUE;
874         reg->var_off = tnum_unknown;
875         reg->frameno = 0;
876         __mark_reg_unbounded(reg);
877 }
878
879 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
880                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
881 {
882         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
883                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
884                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
885                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
886                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
887                 return;
888         }
889         __mark_reg_unknown(regs + regno);
890 }
891
892 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
893 {
894         __mark_reg_unknown(reg);
895         reg->type = NOT_INIT;
896 }
897
898 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
899                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
900 {
901         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
902                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
903                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
904                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
905                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
906                 return;
907         }
908         __mark_reg_not_init(regs + regno);
909 }
910
911 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
912                            struct bpf_func_state *state)
913 {
914         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
915         int i;
916
917         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
918                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
919                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
920                 regs[i].parent = NULL;
921         }
922
923         /* frame pointer */
924         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
925         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
926         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
927
928         /* 1st arg to a function */
929         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
930         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
931 }
932
933 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
934 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
935                             struct bpf_func_state *state,
936                             int callsite, int frameno, int subprogno)
937 {
938         state->callsite = callsite;
939         state->frameno = frameno;
940         state->subprogno = subprogno;
941         init_reg_state(env, state);
942 }
943
944 enum reg_arg_type {
945         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
946         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
947         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
948 };
949
950 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
951 {
952         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
953                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
954 }
955
956 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
957 {
958         struct bpf_subprog_info *p;
959
960         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
961                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
962         if (!p)
963                 return -ENOENT;
964         return p - env->subprog_info;
965
966 }
967
968 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
969 {
970         int insn_cnt = env->prog->len;
971         int ret;
972
973         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
974                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
975                 return -EINVAL;
976         }
977         ret = find_subprog(env, off);
978         if (ret >= 0)
979                 return 0;
980         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
981                 verbose(env, "too many subprograms\n");
982                 return -E2BIG;
983         }
984         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
985         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
986              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
987         return 0;
988 }
989
990 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
991 {
992         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
993         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
994         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
995         int insn_cnt = env->prog->len;
996
997         /* Add entry function. */
998         ret = add_subprog(env, 0);
999         if (ret < 0)
1000                 return ret;
1001
1002         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1003         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1004                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1005                         continue;
1006                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1007                         continue;
1008                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1009                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1010                         return -EPERM;
1011                 }
1012                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1013                 if (ret < 0)
1014                         return ret;
1015         }
1016
1017         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1018          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1019          */
1020         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1021
1022         if (env->log.level > 1)
1023                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1024                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1025
1026         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1027         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1028         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1029         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1030                 u8 code = insn[i].code;
1031
1032                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
1033                         goto next;
1034                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1035                         goto next;
1036                 off = i + insn[i].off + 1;
1037                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1038                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1039                         return -EINVAL;
1040                 }
1041 next:
1042                 if (i == subprog_end - 1) {
1043                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1044                          * the last insn of the subprog should be either exit
1045                          * or unconditional jump back
1046                          */
1047                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1048                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1049                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1050                                 return -EINVAL;
1051                         }
1052                         subprog_start = subprog_end;
1053                         cur_subprog++;
1054                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1055                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1056                 }
1057         }
1058         return 0;
1059 }
1060
1061 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1062  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1063  */
1064 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1065                          const struct bpf_reg_state *state,
1066                          struct bpf_reg_state *parent)
1067 {
1068         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1069
1070         while (parent) {
1071                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1072                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1073                         break;
1074                 /* ... then we depend on parent's value */
1075                 parent->live |= REG_LIVE_READ;
1076                 state = parent;
1077                 parent = state->parent;
1078                 writes = true;
1079         }
1080         return 0;
1081 }
1082
1083 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1084                          enum reg_arg_type t)
1085 {
1086         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1087         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1088         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1089
1090         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1091                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1092                 return -EINVAL;
1093         }
1094
1095         if (t == SRC_OP) {
1096                 /* check whether register used as source operand can be read */
1097                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
1098                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1099                         return -EACCES;
1100                 }
1101                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1102                 if (regno != BPF_REG_FP)
1103                         return mark_reg_read(env, &regs[regno],
1104                                              regs[regno].parent);
1105         } else {
1106                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1107                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1108                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1109                         return -EACCES;
1110                 }
1111                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1112                 if (t == DST_OP)
1113                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1114         }
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1119 {
1120         switch (type) {
1121         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1122         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1123         case PTR_TO_STACK:
1124         case PTR_TO_CTX:
1125         case PTR_TO_PACKET:
1126         case PTR_TO_PACKET_META:
1127         case PTR_TO_PACKET_END:
1128         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1129         case CONST_PTR_TO_MAP:
1130         case PTR_TO_SOCKET:
1131         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1132                 return true;
1133         default:
1134                 return false;
1135         }
1136 }
1137
1138 /* Does this register contain a constant zero? */
1139 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1140 {
1141         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1142 }
1143
1144 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1145  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1146  */
1147 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1148                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1149                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1150 {
1151         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1152         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1153         enum bpf_reg_type type;
1154
1155         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1156                                  state->acquired_refs, true);
1157         if (err)
1158                 return err;
1159         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1160          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1161          */
1162         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1163             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1164             size != BPF_REG_SIZE) {
1165                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1166                 return -EACCES;
1167         }
1168
1169         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1170         if (value_regno >= 0 &&
1171             is_spillable_regtype((type = cur->regs[value_regno].type))) {
1172
1173                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1174                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1175                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1176                         return -EACCES;
1177                 }
1178
1179                 if (state != cur && type == PTR_TO_STACK) {
1180                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1181                         return -EINVAL;
1182                 }
1183
1184                 /* save register state */
1185                 state->stack[spi].spilled_ptr = cur->regs[value_regno];
1186                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1187
1188                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1189                         if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC &&
1190                             !env->allow_ptr_leaks) {
1191                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
1192                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
1193
1194                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
1195                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
1196                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
1197                                  * (speculative store bypass)
1198                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
1199                                  * store of zero.
1200                                  */
1201                                 if (*poff && *poff != soff) {
1202                                         /* disallow programs where single insn stores
1203                                          * into two different stack slots, since verifier
1204                                          * cannot sanitize them
1205                                          */
1206                                         verbose(env,
1207                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
1208                                                 insn_idx, *poff, soff);
1209                                         return -EINVAL;
1210                                 }
1211                                 *poff = soff;
1212                         }
1213                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1214                 }
1215         } else {
1216                 u8 type = STACK_MISC;
1217
1218                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
1219                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
1220
1221                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1222                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1223                  * when stack slots are partially written.
1224                  * This heuristic means that read propagation will be
1225                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1226                  * to stack slots all the way to first state when programs
1227                  * writes+reads less than 8 bytes
1228                  */
1229                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1230                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1231
1232                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1233                 if (value_regno >= 0 &&
1234                     register_is_null(&cur->regs[value_regno]))
1235                         type = STACK_ZERO;
1236
1237                 for (i = 0; i < size; i++)
1238                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
1239                                 type;
1240         }
1241         return 0;
1242 }
1243
1244 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
1245                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
1246                             int off, int size, int value_regno)
1247 {
1248         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1249         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1250         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1251         u8 *stype;
1252
1253         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
1254                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
1255                         off, size);
1256                 return -EACCES;
1257         }
1258         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
1259
1260         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
1261                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1262                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1263                         return -EACCES;
1264                 }
1265                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1266                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
1267                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
1268                                 return -EACCES;
1269                         }
1270                 }
1271
1272                 if (value_regno >= 0) {
1273                         /* restore register state from stack */
1274                         state->regs[value_regno] = reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
1275                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
1276                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
1277                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
1278                          */
1279                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1280                 }
1281                 mark_reg_read(env, &reg_state->stack[spi].spilled_ptr,
1282                               reg_state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
1283                 return 0;
1284         } else {
1285                 int zeros = 0;
1286
1287                 for (i = 0; i < size; i++) {
1288                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
1289                                 continue;
1290                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
1291                                 zeros++;
1292                                 continue;
1293                         }
1294                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
1295                                 off, i, size);
1296                         return -EACCES;
1297                 }
1298                 mark_reg_read(env, &reg_state->stack[spi].spilled_ptr,
1299                               reg_state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
1300                 if (value_regno >= 0) {
1301                         if (zeros == size) {
1302                                 /* any size read into register is zero extended,
1303                                  * so the whole register == const_zero
1304                                  */
1305                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
1306                         } else {
1307                                 /* have read misc data from the stack */
1308                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
1309                         }
1310                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1311                 }
1312                 return 0;
1313         }
1314 }
1315
1316 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
1317 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1318                               int size, bool zero_size_allowed)
1319 {
1320         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1321         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
1322
1323         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1324             off + size > map->value_size) {
1325                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
1326                         map->value_size, off, size);
1327                 return -EACCES;
1328         }
1329         return 0;
1330 }
1331
1332 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
1333 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1334                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
1335 {
1336         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1337         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1338         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
1339         int err;
1340
1341         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
1342          * need to try adding each of min_value and max_value to off
1343          * to make sure our theoretical access will be safe.
1344          */
1345         if (env->log.level)
1346                 print_verifier_state(env, state);
1347         /* The minimum value is only important with signed
1348          * comparisons where we can't assume the floor of a
1349          * value is 0.  If we are using signed variables for our
1350          * index'es we need to make sure that whatever we use
1351          * will have a set floor within our range.
1352          */
1353         if (reg->smin_value < 0) {
1354                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1355                         regno);
1356                 return -EACCES;
1357         }
1358         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
1359                                  zero_size_allowed);
1360         if (err) {
1361                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
1362                         regno);
1363                 return err;
1364         }
1365
1366         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
1367          * sure we won't do bad things.
1368          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
1369          */
1370         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
1371                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
1372                         regno);
1373                 return -EACCES;
1374         }
1375         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
1376                                  zero_size_allowed);
1377         if (err)
1378                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
1379                         regno);
1380         return err;
1381 }
1382
1383 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
1384
1385 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
1386                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
1387                                        enum bpf_access_type t)
1388 {
1389         switch (env->prog->type) {
1390         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
1391         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
1392         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
1393         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
1394                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
1395                 if (t == BPF_WRITE)
1396                         return false;
1397                 /* fallthrough */
1398         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
1399         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
1400         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
1401         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
1402         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
1403         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
1404         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
1405                 if (meta)
1406                         return meta->pkt_access;
1407
1408                 env->seen_direct_write = true;
1409                 return true;
1410         default:
1411                 return false;
1412         }
1413 }
1414
1415 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1416                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
1417 {
1418         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1419         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1420
1421         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1422             (u64)off + size > reg->range) {
1423                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
1424                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
1425                 return -EACCES;
1426         }
1427         return 0;
1428 }
1429
1430 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1431                                int size, bool zero_size_allowed)
1432 {
1433         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1434         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1435         int err;
1436
1437         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
1438          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
1439          * offset.
1440          */
1441
1442         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
1443          * detail to prove they're safe.
1444          */
1445         if (reg->smin_value < 0) {
1446                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1447                         regno);
1448                 return -EACCES;
1449         }
1450         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
1451         if (err) {
1452                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
1453                 return err;
1454         }
1455         return err;
1456 }
1457
1458 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
1459 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
1460                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
1461 {
1462         struct bpf_insn_access_aux info = {
1463                 .reg_type = *reg_type,
1464         };
1465
1466         if (env->ops->is_valid_access &&
1467             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
1468                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
1469                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
1470                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
1471                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
1472                  * will only allow for whole field access and rejects any other
1473                  * type of narrower access.
1474                  */
1475                 *reg_type = info.reg_type;
1476
1477                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
1478                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
1479                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
1480                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
1481                 return 0;
1482         }
1483
1484         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
1485         return -EACCES;
1486 }
1487
1488 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
1489                                   int size)
1490 {
1491         if (size < 0 || off < 0 ||
1492             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
1493                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
1494                         off, size);
1495                 return -EACCES;
1496         }
1497         return 0;
1498 }
1499
1500 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1501                              int size, enum bpf_access_type t)
1502 {
1503         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1504         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1505         struct bpf_insn_access_aux info;
1506
1507         if (reg->smin_value < 0) {
1508                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1509                         regno);
1510                 return -EACCES;
1511         }
1512
1513         if (!bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info)) {
1514                 verbose(env, "invalid bpf_sock access off=%d size=%d\n",
1515                         off, size);
1516                 return -EACCES;
1517         }
1518
1519         return 0;
1520 }
1521
1522 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
1523                                const struct bpf_reg_state *reg)
1524 {
1525         if (allow_ptr_leaks)
1526                 return false;
1527
1528         return reg->type != SCALAR_VALUE;
1529 }
1530
1531 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1532 {
1533         return cur_regs(env) + regno;
1534 }
1535
1536 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1537 {
1538         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
1539 }
1540
1541 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1542 {
1543         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1544
1545         return reg->type == PTR_TO_CTX ||
1546                reg->type == PTR_TO_SOCKET;
1547 }
1548
1549 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1550 {
1551         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1552
1553         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1554 }
1555
1556 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1557 {
1558         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1559
1560         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
1561         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
1562 }
1563
1564 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1565                                    const struct bpf_reg_state *reg,
1566                                    int off, int size, bool strict)
1567 {
1568         struct tnum reg_off;
1569         int ip_align;
1570
1571         /* Byte size accesses are always allowed. */
1572         if (!strict || size == 1)
1573                 return 0;
1574
1575         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
1576          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
1577          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
1578          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
1579          * to this code only in strict mode where we want to emulate
1580          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
1581          * unconditional IP align value of '2'.
1582          */
1583         ip_align = 2;
1584
1585         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1586         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1587                 char tn_buf[48];
1588
1589                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1590                 verbose(env,
1591                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1592                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1593                 return -EACCES;
1594         }
1595
1596         return 0;
1597 }
1598
1599 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1600                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1601                                        const char *pointer_desc,
1602                                        int off, int size, bool strict)
1603 {
1604         struct tnum reg_off;
1605
1606         /* Byte size accesses are always allowed. */
1607         if (!strict || size == 1)
1608                 return 0;
1609
1610         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1611         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1612                 char tn_buf[48];
1613
1614                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1615                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1616                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1617                 return -EACCES;
1618         }
1619
1620         return 0;
1621 }
1622
1623 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1624                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
1625                                int size, bool strict_alignment_once)
1626 {
1627         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
1628         const char *pointer_desc = "";
1629
1630         switch (reg->type) {
1631         case PTR_TO_PACKET:
1632         case PTR_TO_PACKET_META:
1633                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1634                  * right in front, treat it the very same way.
1635                  */
1636                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1637         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1638                 pointer_desc = "flow keys ";
1639                 break;
1640         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1641                 pointer_desc = "value ";
1642                 break;
1643         case PTR_TO_CTX:
1644                 pointer_desc = "context ";
1645                 break;
1646         case PTR_TO_STACK:
1647                 pointer_desc = "stack ";
1648                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
1649                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
1650                  * aligned.
1651                  */
1652                 strict = true;
1653                 break;
1654         case PTR_TO_SOCKET:
1655                 pointer_desc = "sock ";
1656                 break;
1657         default:
1658                 break;
1659         }
1660         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1661                                            strict);
1662 }
1663
1664 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
1665                               const struct bpf_func_state *func,
1666                               int off)
1667 {
1668         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
1669
1670         if (stack >= -off)
1671                 return 0;
1672
1673         /* update known max for given subprogram */
1674         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
1675         return 0;
1676 }
1677
1678 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
1679  * and recursively walk all callees that given function can call.
1680  * Ignore jump and exit insns.
1681  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
1682  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
1683  */
1684 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
1685 {
1686         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
1687         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1688         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1689         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
1690         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
1691
1692 process_func:
1693         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
1694          * of interpreter stack size
1695          */
1696         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
1697         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
1698                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
1699                         frame + 1, depth);
1700                 return -EACCES;
1701         }
1702 continue_func:
1703         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
1704         for (; i < subprog_end; i++) {
1705                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1706                         continue;
1707                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1708                         continue;
1709                 /* remember insn and function to return to */
1710                 ret_insn[frame] = i + 1;
1711                 ret_prog[frame] = idx;
1712
1713                 /* find the callee */
1714                 i = i + insn[i].imm + 1;
1715                 idx = find_subprog(env, i);
1716                 if (idx < 0) {
1717                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
1718                                   i);
1719                         return -EFAULT;
1720                 }
1721                 frame++;
1722                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
1723                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. Call stack is too deep\n");
1724                         return -EFAULT;
1725                 }
1726                 goto process_func;
1727         }
1728         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
1729          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
1730          */
1731         if (frame == 0)
1732                 return 0;
1733         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
1734         frame--;
1735         i = ret_insn[frame];
1736         idx = ret_prog[frame];
1737         goto continue_func;
1738 }
1739
1740 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
1741 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
1742                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
1743 {
1744         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
1745
1746         subprog = find_subprog(env, start);
1747         if (subprog < 0) {
1748                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
1749                           start);
1750                 return -EFAULT;
1751         }
1752         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
1753 }
1754 #endif
1755
1756 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
1757                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
1758 {
1759         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
1760          * its original, unmodified form.
1761          */
1762
1763         if (reg->off) {
1764                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
1765                         regno, reg->off);
1766                 return -EACCES;
1767         }
1768
1769         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1770                 char tn_buf[48];
1771
1772                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1773                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
1774                 return -EACCES;
1775         }
1776
1777         return 0;
1778 }
1779
1780 /* truncate register to smaller size (in bytes)
1781  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
1782  */
1783 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
1784 {
1785         u64 mask;
1786
1787         /* clear high bits in bit representation */
1788         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
1789
1790         /* fix arithmetic bounds */
1791         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
1792         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
1793                 reg->umin_value &= mask;
1794                 reg->umax_value &= mask;
1795         } else {
1796                 reg->umin_value = 0;
1797                 reg->umax_value = mask;
1798         }
1799         reg->smin_value = reg->umin_value;
1800         reg->smax_value = reg->umax_value;
1801 }
1802
1803 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1804  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1805  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1806  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1807  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1808  */
1809 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
1810                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1811                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
1812 {
1813         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1814         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1815         struct bpf_func_state *state;
1816         int size, err = 0;
1817
1818         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1819         if (size < 0)
1820                 return size;
1821
1822         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1823         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
1824         if (err)
1825                 return err;
1826
1827         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1828         off += reg->off;
1829
1830         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1831                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1832                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1833                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1834                         return -EACCES;
1835                 }
1836
1837                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
1838                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1839                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1840
1841         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1842                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1843
1844                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1845                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1846                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1847                         return -EACCES;
1848                 }
1849
1850                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
1851                 if (err < 0)
1852                         return err;
1853
1854                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1855                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1856                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1857                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
1858                          * case, we know the offset is zero.
1859                          */
1860                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1861                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1862                         else
1863                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
1864                                                     value_regno);
1865                         regs[value_regno].type = reg_type;
1866                 }
1867
1868         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1869                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1870                  * determine what type of data were returned.
1871                  * See check_stack_read().
1872                  */
1873                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1874                         char tn_buf[48];
1875
1876                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1877                         verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1878                                 tn_buf, off, size);
1879                         return -EACCES;
1880                 }
1881                 off += reg->var_off.value;
1882                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1883                         verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off,
1884                                 size);
1885                         return -EACCES;
1886                 }
1887
1888                 state = func(env, reg);
1889                 err = update_stack_depth(env, state, off);
1890                 if (err)
1891                         return err;
1892
1893                 if (t == BPF_WRITE)
1894                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
1895                                                 value_regno, insn_idx);
1896                 else
1897                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
1898                                                value_regno);
1899         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
1900                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1901                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
1902                         return -EACCES;
1903                 }
1904                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1905                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1906                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
1907                                 value_regno);
1908                         return -EACCES;
1909                 }
1910                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
1911                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1912                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1913         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
1914                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1915                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1916                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
1917                                 value_regno);
1918                         return -EACCES;
1919                 }
1920
1921                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
1922                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1923                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1924         } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET) {
1925                 if (t == BPF_WRITE) {
1926                         verbose(env, "cannot write into socket\n");
1927                         return -EACCES;
1928                 }
1929                 err = check_sock_access(env, regno, off, size, t);
1930                 if (!err && value_regno >= 0)
1931                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1932         } else {
1933                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
1934                         reg_type_str[reg->type]);
1935                 return -EACCES;
1936         }
1937
1938         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1939             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1940                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1941                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
1942         }
1943         return err;
1944 }
1945
1946 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1947 {
1948         int err;
1949
1950         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1951             insn->imm != 0) {
1952                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
1953                 return -EINVAL;
1954         }
1955
1956         /* check src1 operand */
1957         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1958         if (err)
1959                 return err;
1960
1961         /* check src2 operand */
1962         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1963         if (err)
1964                 return err;
1965
1966         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1967                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1968                 return -EACCES;
1969         }
1970
1971         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
1972             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
1973             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg)) {
1974                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
1975                         insn->dst_reg,
1976                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
1977                 return -EACCES;
1978         }
1979
1980         /* check whether atomic_add can read the memory */
1981         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1982                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
1983         if (err)
1984                 return err;
1985
1986         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1987         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1988                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
1989 }
1990
1991 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1992  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1993  * and all elements of stack are initialized.
1994  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1995  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1996  */
1997 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1998                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1999                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
2000 {
2001         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2002         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
2003         int off, i, slot, spi;
2004
2005         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
2006                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
2007                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
2008                     register_is_null(reg))
2009                         return 0;
2010
2011                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2012                         reg_type_str[reg->type],
2013                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
2014                 return -EACCES;
2015         }
2016
2017         /* Only allow fixed-offset stack reads */
2018         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2019                 char tn_buf[48];
2020
2021                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2022                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
2023                         regno, tn_buf);
2024                 return -EACCES;
2025         }
2026         off = reg->off + reg->var_off.value;
2027         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
2028             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
2029                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
2030                         regno, off, access_size);
2031                 return -EACCES;
2032         }
2033
2034         if (meta && meta->raw_mode) {
2035                 meta->access_size = access_size;
2036                 meta->regno = regno;
2037                 return 0;
2038         }
2039
2040         for (i = 0; i < access_size; i++) {
2041                 u8 *stype;
2042
2043                 slot = -(off + i) - 1;
2044                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2045                 if (state->allocated_stack <= slot)
2046                         goto err;
2047                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2048                 if (*stype == STACK_MISC)
2049                         goto mark;
2050                 if (*stype == STACK_ZERO) {
2051                         /* helper can write anything into the stack */
2052                         *stype = STACK_MISC;
2053                         goto mark;
2054                 }
2055 err:
2056                 verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
2057                         off, i, access_size);
2058                 return -EACCES;
2059 mark:
2060                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
2061                  * the whole slot to be marked as 'read'
2062                  */
2063                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
2064                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
2065         }
2066         return update_stack_depth(env, state, off);
2067 }
2068
2069 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2070                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
2071                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
2072 {
2073         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2074
2075         switch (reg->type) {
2076         case PTR_TO_PACKET:
2077         case PTR_TO_PACKET_META:
2078                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
2079                                            zero_size_allowed);
2080         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2081                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
2082                                         zero_size_allowed);
2083         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
2084                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
2085                                             zero_size_allowed, meta);
2086         }
2087 }
2088
2089 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
2090 {
2091         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
2092                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
2093                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
2094 }
2095
2096 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
2097 {
2098         return type == ARG_CONST_SIZE ||
2099                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
2100 }
2101
2102 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2103                           enum bpf_arg_type arg_type,
2104                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
2105 {
2106         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2107         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
2108         int err = 0;
2109
2110         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
2111                 return 0;
2112
2113         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
2114         if (err)
2115                 return err;
2116
2117         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
2118                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
2119                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
2120                                 regno);
2121                         return -EACCES;
2122                 }
2123                 return 0;
2124         }
2125
2126         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
2127             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
2128                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
2129                 return -EACCES;
2130         }
2131
2132         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
2133             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
2134             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
2135                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2136                 if (!type_is_pkt_pointer(type) && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2137                     type != expected_type)
2138                         goto err_type;
2139         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
2140                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
2141                 expected_type = SCALAR_VALUE;
2142                 if (type != expected_type)
2143                         goto err_type;
2144         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
2145                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
2146                 if (type != expected_type)
2147                         goto err_type;
2148         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
2149                 expected_type = PTR_TO_CTX;
2150                 if (type != expected_type)
2151                         goto err_type;
2152                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2153                 if (err < 0)
2154                         return err;
2155         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
2156                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
2157                 if (type != expected_type)
2158                         goto err_type;
2159                 if (meta->ptr_id || !reg->id) {
2160                         verbose(env, "verifier internal error: mismatched references meta=%d, reg=%d\n",
2161                                 meta->ptr_id, reg->id);
2162                         return -EFAULT;
2163                 }
2164                 meta->ptr_id = reg->id;
2165         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
2166                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2167                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
2168                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
2169                  * happens during stack boundary checking.
2170                  */
2171                 if (register_is_null(reg) &&
2172                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
2173                         /* final test in check_stack_boundary() */;
2174                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
2175                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2176                          type != expected_type)
2177                         goto err_type;
2178                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
2179         } else {
2180                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
2181                 return -EFAULT;
2182         }
2183
2184         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
2185                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
2186                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
2187         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
2188                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
2189                  * check that [key, key + map->key_size) are within
2190                  * stack limits and initialized
2191                  */
2192                 if (!meta->map_ptr) {
2193                         /* in function declaration map_ptr must come before
2194                          * map_key, so that it's verified and known before
2195                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
2196                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
2197                          */
2198                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
2199                         return -EACCES;
2200                 }
2201                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
2202                                               meta->map_ptr->key_size, false,
2203                                               NULL);
2204         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
2205                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
2206                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
2207                  * check [value, value + map->value_size) validity
2208                  */
2209                 if (!meta->map_ptr) {
2210                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
2211                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
2212                         return -EACCES;
2213                 }
2214                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
2215                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
2216                                               meta->map_ptr->value_size, false,
2217                                               meta);
2218         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
2219                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
2220
2221                 /* remember the mem_size which may be used later
2222                  * to refine return values.
2223                  */
2224                 meta->msize_smax_value = reg->smax_value;
2225                 meta->msize_umax_value = reg->umax_value;
2226
2227                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
2228                  * happens using its boundaries.
2229                  */
2230                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
2231                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
2232                          * mode so that the program is required to
2233                          * initialize all the memory that the helper could
2234                          * just partially fill up.
2235                          */
2236                         meta = NULL;
2237
2238                 if (reg->smin_value < 0) {
2239                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
2240                                 regno);
2241                         return -EACCES;
2242                 }
2243
2244                 if (reg->umin_value == 0) {
2245                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
2246                                                       zero_size_allowed,
2247                                                       meta);
2248                         if (err)
2249                                 return err;
2250                 }
2251
2252                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
2253                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
2254                                 regno);
2255                         return -EACCES;
2256                 }
2257                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
2258                                               reg->umax_value,
2259                                               zero_size_allowed, meta);
2260         }
2261
2262         return err;
2263 err_type:
2264         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2265                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
2266         return -EACCES;
2267 }
2268
2269 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
2270                                         struct bpf_map *map, int func_id)
2271 {
2272         if (!map)
2273                 return 0;
2274
2275         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
2276         switch (map->map_type) {
2277         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
2278                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
2279                         goto error;
2280                 break;
2281         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
2282                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
2283                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
2284                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
2285                         goto error;
2286                 break;
2287         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
2288                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
2289                         goto error;
2290                 break;
2291         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
2292                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
2293                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
2294                         goto error;
2295                 break;
2296         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
2297         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
2298                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
2299                         goto error;
2300                 break;
2301         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
2302          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
2303          * for now.
2304          */
2305         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
2306                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2307                         goto error;
2308                 break;
2309         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
2310          * appear.
2311          */
2312         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
2313         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
2314                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2315                         goto error;
2316                 break;
2317         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
2318         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
2319                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
2320                         goto error;
2321                 break;
2322         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
2323                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
2324                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
2325                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2326                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
2327                         goto error;
2328                 break;
2329         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
2330                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
2331                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
2332                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2333                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
2334                         goto error;
2335                 break;
2336         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
2337                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
2338                         goto error;
2339                 break;
2340         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
2341         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
2342                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
2343                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
2344                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
2345                         goto error;
2346                 break;
2347         default:
2348                 break;
2349         }
2350
2351         /* ... and second from the function itself. */
2352         switch (func_id) {
2353         case BPF_FUNC_tail_call:
2354                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
2355                         goto error;
2356                 if (env->subprog_cnt > 1) {
2357                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
2358                         return -EINVAL;
2359                 }
2360                 break;
2361         case BPF_FUNC_perf_event_read:
2362         case BPF_FUNC_perf_event_output:
2363         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
2364                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
2365                         goto error;
2366                 break;
2367         case BPF_FUNC_get_stackid:
2368                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
2369                         goto error;
2370                 break;
2371         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
2372         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
2373                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
2374                         goto error;
2375                 break;
2376         case BPF_FUNC_redirect_map:
2377                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
2378                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
2379                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
2380                         goto error;
2381                 break;
2382         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
2383         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
2384         case BPF_FUNC_sock_map_update:
2385                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
2386                         goto error;
2387                 break;
2388         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
2389         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
2390         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
2391                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
2392                         goto error;
2393                 break;
2394         case BPF_FUNC_get_local_storage:
2395                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
2396                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
2397                         goto error;
2398                 break;
2399         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
2400                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
2401                         goto error;
2402                 break;
2403         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
2404         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
2405         case BPF_FUNC_map_push_elem:
2406                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
2407                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
2408                         goto error;
2409                 break;
2410         default:
2411                 break;
2412         }
2413
2414         return 0;
2415 error:
2416         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
2417                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
2418         return -EINVAL;
2419 }
2420
2421 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2422 {
2423         int count = 0;
2424
2425         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2426                 count++;
2427         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2428                 count++;
2429         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2430                 count++;
2431         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2432                 count++;
2433         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2434                 count++;
2435
2436         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
2437          * which is sufficient for the helper functions we have
2438          * right now.
2439          */
2440         return count <= 1;
2441 }
2442
2443 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
2444                                     enum bpf_arg_type arg_next)
2445 {
2446         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
2447                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
2448                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
2449                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
2450 }
2451
2452 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2453 {
2454         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
2455          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
2456          * to be paired, so make sure there's no buggy
2457          * helper function specification.
2458          */
2459         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
2460             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
2461             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
2462             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
2463             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
2464             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
2465                 return false;
2466
2467         return true;
2468 }
2469
2470 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2471 {
2472         int count = 0;
2473
2474         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg1_type))
2475                 count++;
2476         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg2_type))
2477                 count++;
2478         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg3_type))
2479                 count++;
2480         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg4_type))
2481                 count++;
2482         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg5_type))
2483                 count++;
2484
2485         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
2486          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
2487          */
2488         return count <= 1;
2489 }
2490
2491 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn)
2492 {
2493         return check_raw_mode_ok(fn) &&
2494                check_arg_pair_ok(fn) &&
2495                check_refcount_ok(fn) ? 0 : -EINVAL;
2496 }
2497
2498 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
2499  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
2500  */
2501 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
2502                                      struct bpf_func_state *state)
2503 {
2504         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2505         int i;
2506
2507         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2508                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
2509                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
2510
2511         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
2512                 if (!reg)
2513                         continue;
2514                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
2515                         __mark_reg_unknown(reg);
2516         }
2517 }
2518
2519 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
2520 {
2521         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2522         int i;
2523
2524         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
2525                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
2526 }
2527
2528 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
2529                                    struct bpf_func_state *state, int id)
2530 {
2531         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2532         int i;
2533
2534         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2535                 if (regs[i].id == id)
2536                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
2537
2538         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
2539                 if (!reg)
2540                         continue;
2541                 if (reg_is_refcounted(reg) && reg->id == id)
2542                         __mark_reg_unknown(reg);
2543         }
2544 }
2545
2546 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
2547  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
2548  */
2549 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
2550                              struct bpf_call_arg_meta *meta)
2551 {
2552         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2553         int i;
2554
2555         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
2556                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], meta->ptr_id);
2557
2558         return release_reference_state(env, meta->ptr_id);
2559 }
2560
2561 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
2562                            int *insn_idx)
2563 {
2564         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
2565         struct bpf_func_state *caller, *callee;
2566         int i, err, subprog, target_insn;
2567
2568         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
2569                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
2570                         state->curframe + 2);
2571                 return -E2BIG;
2572         }
2573
2574         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
2575         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
2576         if (subprog < 0) {
2577                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2578                         target_insn + 1);
2579                 return -EFAULT;
2580         }
2581
2582         caller = state->frame[state->curframe];
2583         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
2584                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
2585                         state->curframe + 1);
2586                 return -EFAULT;
2587         }
2588
2589         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
2590         if (!callee)
2591                 return -ENOMEM;
2592         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
2593
2594         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
2595          * into its own stack before reading from it.
2596          * callee can read/write into caller's stack
2597          */
2598         init_func_state(env, callee,
2599                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
2600                         *insn_idx /* callsite */,
2601                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
2602                         subprog /* subprog number within this prog */);
2603
2604         /* Transfer references to the callee */
2605         err = transfer_reference_state(callee, caller);
2606         if (err)
2607                 return err;
2608
2609         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
2610          * pointers, which connects us up to the liveness chain
2611          */
2612         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
2613                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
2614
2615         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
2616         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2617                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
2618                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2619         }
2620
2621         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
2622         state->curframe++;
2623
2624         /* and go analyze first insn of the callee */
2625         *insn_idx = target_insn;
2626
2627         if (env->log.level) {
2628                 verbose(env, "caller:\n");
2629                 print_verifier_state(env, caller);
2630                 verbose(env, "callee:\n");
2631                 print_verifier_state(env, callee);
2632         }
2633         return 0;
2634 }
2635
2636 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
2637 {
2638         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
2639         struct bpf_func_state *caller, *callee;
2640         struct bpf_reg_state *r0;
2641         int err;
2642
2643         callee = state->frame[state->curframe];
2644         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
2645         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
2646                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
2647                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
2648                  * since these pointers are valid. Only current stack
2649                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
2650                  * but let's be conservative
2651                  */
2652                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
2653                 return -EINVAL;
2654         }
2655
2656         state->curframe--;
2657         caller = state->frame[state->curframe];
2658         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
2659         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
2660
2661         /* Transfer references to the caller */
2662         err = transfer_reference_state(caller, callee);
2663         if (err)
2664                 return err;
2665
2666         *insn_idx = callee->callsite + 1;
2667         if (env->log.level) {
2668                 verbose(env, "returning from callee:\n");
2669                 print_verifier_state(env, callee);
2670                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
2671                 print_verifier_state(env, caller);
2672         }
2673         /* clear everything in the callee */
2674         free_func_state(callee);
2675         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
2676         return 0;
2677 }
2678
2679 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
2680                                    int func_id,
2681                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
2682 {
2683         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
2684
2685         if (ret_type != RET_INTEGER ||
2686             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
2687              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
2688                 return;
2689
2690         ret_reg->smax_value = meta->msize_smax_value;
2691         ret_reg->umax_value = meta->msize_umax_value;
2692         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
2693         __reg_bound_offset(ret_reg);
2694 }
2695
2696 static int
2697 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
2698                 int func_id, int insn_idx)
2699 {
2700         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
2701
2702         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
2703             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
2704             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
2705             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2706             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
2707             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
2708             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
2709                 return 0;
2710
2711         if (meta->map_ptr == NULL) {
2712                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
2713                 return -EINVAL;
2714         }
2715
2716         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_state))
2717                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
2718                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
2719         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_state) != meta->map_ptr)
2720                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
2721                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
2722         return 0;
2723 }
2724
2725 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
2726 {
2727         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
2728         int i;
2729
2730         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
2731                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
2732                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
2733         }
2734         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
2735 }
2736
2737 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
2738 {
2739         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
2740         struct bpf_reg_state *regs;
2741         struct bpf_call_arg_meta meta;
2742         bool changes_data;
2743         int i, err;
2744
2745         /* find function prototype */
2746         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
2747                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
2748                         func_id);
2749                 return -EINVAL;
2750         }
2751
2752         if (env->ops->get_func_proto)
2753                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
2754         if (!fn) {
2755                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
2756                         func_id);
2757                 return -EINVAL;
2758         }
2759
2760         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
2761         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
2762                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
2763                 return -EINVAL;
2764         }
2765
2766         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
2767         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
2768         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
2769                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
2770                         func_id_name(func_id), func_id);
2771                 return -EINVAL;
2772         }
2773
2774         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
2775         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
2776
2777         err = check_func_proto(fn);
2778         if (err) {
2779                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
2780                         func_id_name(func_id), func_id);
2781                 return err;
2782         }
2783
2784         /* check args */
2785         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
2786         if (err)
2787                 return err;
2788         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
2789         if (err)
2790                 return err;
2791         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
2792         if (err)
2793                 return err;
2794         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
2795         if (err)
2796                 return err;
2797         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
2798         if (err)
2799                 return err;
2800
2801         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
2802         if (err)
2803                 return err;
2804
2805         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
2806          * is inferred from register state.
2807          */
2808         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
2809                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
2810                                        BPF_WRITE, -1, false);
2811                 if (err)
2812                         return err;
2813         }
2814
2815         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
2816                 err = check_reference_leak(env);
2817                 if (err) {
2818                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
2819                         return err;
2820                 }
2821         } else if (is_release_function(func_id)) {
2822                 err = release_reference(env, &meta);
2823                 if (err)
2824                         return err;
2825         }
2826
2827         regs = cur_regs(env);
2828
2829         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
2830          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
2831          */
2832         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
2833             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
2834                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
2835                 return -EINVAL;
2836         }
2837
2838         /* reset caller saved regs */
2839         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2840                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
2841                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2842         }
2843
2844         /* update return register (already marked as written above) */
2845         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
2846                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
2847                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
2848         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
2849                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
2850         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
2851                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
2852                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE)
2853                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2854                 else
2855                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
2856                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
2857                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
2858                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
2859                  * can check 'value_size' boundary of memory access
2860                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
2861                  */
2862                 if (meta.map_ptr == NULL) {
2863                         verbose(env,
2864                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
2865                         return -EINVAL;
2866                 }
2867                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
2868                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
2869         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
2870                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
2871                 if (id < 0)
2872                         return id;
2873                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
2874                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
2875                 regs[BPF_REG_0].id = id;
2876         } else {
2877                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
2878                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
2879                 return -EINVAL;
2880         }
2881
2882         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
2883
2884         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
2885         if (err)
2886                 return err;
2887
2888         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
2889                 const char *err_str;
2890
2891 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
2892                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
2893                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
2894 #else
2895                 err = -ENOTSUPP;
2896                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
2897 #endif
2898                 if (err) {
2899                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
2900                         return err;
2901                 }
2902
2903                 env->prog->has_callchain_buf = true;
2904         }
2905
2906         if (changes_data)
2907                 clear_all_pkt_pointers(env);
2908         return 0;
2909 }
2910
2911 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
2912 {
2913         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
2914         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
2915
2916         if (b < 0)
2917                 return res > a;
2918         return res < a;
2919 }
2920
2921 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
2922 {
2923         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
2924         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
2925
2926         if (b < 0)
2927                 return res < a;
2928         return res > a;
2929 }
2930
2931 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
2932                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2933                                   enum bpf_reg_type type)
2934 {
2935         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
2936         s64 val = reg->var_off.value;
2937         s64 smin = reg->smin_value;
2938
2939         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
2940                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
2941                         reg_type_str[type], val);
2942                 return false;
2943         }
2944
2945         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
2946                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
2947                         reg_type_str[type], reg->off);
2948                 return false;
2949         }
2950
2951         if (smin == S64_MIN) {
2952                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
2953                         reg_type_str[type]);
2954                 return false;
2955         }
2956
2957         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
2958                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
2959                         smin, reg_type_str[type]);
2960                 return false;
2961         }
2962
2963         return true;
2964 }
2965
2966 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
2967  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
2968  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
2969  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
2970  */
2971 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2972                                    struct bpf_insn *insn,
2973                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
2974                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
2975 {
2976         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2977         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2978         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
2979         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
2980         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
2981             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
2982         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
2983             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
2984         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2985         u32 dst = insn->dst_reg;
2986
2987         dst_reg = &regs[dst];
2988
2989         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
2990             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
2991                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
2992                  * e.g. dead branches.
2993                  */
2994                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2995                 return 0;
2996         }
2997
2998         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2999                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
3000                 verbose(env,
3001                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
3002                         dst);
3003                 return -EACCES;
3004         }
3005
3006         switch (ptr_reg->type) {
3007         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3008                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
3009                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
3010                 return -EACCES;
3011         case CONST_PTR_TO_MAP:
3012         case PTR_TO_PACKET_END:
3013         case PTR_TO_SOCKET:
3014         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
3015                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
3016                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
3017                 return -EACCES;
3018         default:
3019                 break;
3020         }
3021
3022         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
3023          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
3024          */
3025         dst_reg->type = ptr_reg->type;
3026         dst_reg->id = ptr_reg->id;
3027
3028         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
3029             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
3030                 return -EINVAL;
3031
3032         switch (opcode) {
3033         case BPF_ADD:
3034                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
3035                  * the s32 'off' field
3036                  */
3037                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
3038                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
3039                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
3040                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
3041                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
3042                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
3043                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
3044                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
3045                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
3046                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
3047                         break;
3048                 }
3049                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
3050                  * == 0, since it's a scalar.
3051                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
3052                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
3053                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
3054                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
3055                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
3056                  * from ptr_reg.
3057                  */
3058                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
3059                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
3060                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3061                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3062                 } else {
3063                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
3064                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
3065                 }
3066                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
3067                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
3068                         dst_reg->umin_value = 0;
3069                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3070                 } else {
3071                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
3072                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
3073                 }
3074                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
3075                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
3076                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
3077                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
3078                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
3079                         dst_reg->range = 0;
3080                 }
3081                 break;
3082         case BPF_SUB:
3083                 if (dst_reg == off_reg) {
3084                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
3085                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
3086                                 dst);
3087                         return -EACCES;
3088                 }
3089                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
3090                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
3091                  * be able to deal with it.
3092                  */
3093                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
3094                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
3095                                 dst);
3096                         return -EACCES;
3097                 }
3098                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
3099                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
3100                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
3101                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
3102                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
3103                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
3104                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
3105                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
3106                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
3107                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
3108                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
3109                         break;
3110                 }
3111                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
3112                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
3113                  */
3114                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
3115                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
3116                         /* Overflow possible, we know nothing */
3117                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3118                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3119                 } else {
3120                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
3121                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
3122                 }
3123                 if (umin_ptr < umax_val) {
3124                         /* Overflow possible, we know nothing */
3125                         dst_reg->umin_value = 0;
3126                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3127                 } else {
3128                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
3129                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
3130                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
3131                 }
3132                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
3133                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
3134                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
3135                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
3136                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
3137                         if (smin_val < 0)
3138                                 dst_reg->range = 0;
3139                 }
3140                 break;
3141         case BPF_AND:
3142         case BPF_OR:
3143         case BPF_XOR:
3144                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
3145                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
3146                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3147                 return -EACCES;
3148         default:
3149                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
3150                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
3151                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3152                 return -EACCES;
3153         }
3154
3155         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
3156                 return -EINVAL;
3157
3158         __update_reg_bounds(dst_reg);
3159         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3160         __reg_bound_offset(dst_reg);
3161         return 0;
3162 }
3163
3164 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
3165  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
3166  * need extra checks in the 32-bit case.
3167  */
3168 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3169                                       struct bpf_insn *insn,
3170                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
3171                                       struct bpf_reg_state src_reg)
3172 {
3173         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3174         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3175         bool src_known, dst_known;
3176         s64 smin_val, smax_val;
3177         u64 umin_val, umax_val;
3178         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
3179
3180         if (insn_bitness == 32) {
3181                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
3182                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
3183                  * 32 bits.
3184                  */
3185                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
3186                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
3187         }
3188
3189         smin_val = src_reg.smin_value;
3190         smax_val = src_reg.smax_value;
3191         umin_val = src_reg.umin_value;
3192         umax_val = src_reg.umax_value;
3193         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
3194         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
3195
3196         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
3197             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
3198                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
3199                  * e.g. dead branches.
3200                  */
3201                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3202                 return 0;
3203         }
3204
3205         if (!src_known &&
3206             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
3207                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3208                 return 0;
3209         }
3210
3211         switch (opcode) {
3212         case BPF_ADD:
3213                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
3214                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
3215                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3216                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3217                 } else {
3218                         dst_reg->smin_value += smin_val;
3219                         dst_reg->smax_value += smax_val;
3220                 }
3221                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
3222                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
3223                         dst_reg->umin_value = 0;
3224                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3225                 } else {
3226                         dst_reg->umin_value += umin_val;
3227                         dst_reg->umax_value += umax_val;
3228                 }
3229                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3230                 break;
3231         case BPF_SUB:
3232                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
3233                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
3234                         /* Overflow possible, we know nothing */
3235                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3236                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3237                 } else {
3238                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
3239                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
3240                 }
3241                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
3242                         /* Overflow possible, we know nothing */
3243                         dst_reg->umin_value = 0;
3244                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3245                 } else {
3246                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
3247                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
3248                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
3249                 }
3250                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3251                 break;
3252         case BPF_MUL:
3253                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3254                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
3255                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
3256                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
3257                         __update_reg_bounds(dst_reg);
3258                         break;
3259                 }
3260                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
3261                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
3262                  */
3263                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
3264                         /* Potential overflow, we know nothing */
3265                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
3266                         /* (except what we can learn from the var_off) */
3267                         __update_reg_bounds(dst_reg);
3268                         break;
3269                 }
3270                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
3271                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
3272                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
3273                         /* Overflow possible, we know nothing */
3274                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3275                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3276                 } else {
3277                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3278                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3279                 }
3280                 break;
3281         case BPF_AND:
3282                 if (src_known && dst_known) {
3283                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
3284                                                   src_reg.var_off.value);
3285                         break;
3286                 }
3287                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
3288                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
3289                  */
3290                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3291                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
3292                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
3293                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
3294                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
3295                          * ain't nobody got time for that.
3296                          */
3297                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3298                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3299                 } else {
3300                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
3301                          * cast result into s64.
3302                          */
3303                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3304                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3305                 }
3306                 /* We may learn something more from the var_off */
3307                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3308                 break;
3309         case BPF_OR:
3310                 if (src_known && dst_known) {
3311                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
3312                                                   src_reg.var_off.value);
3313                         break;
3314                 }
3315                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
3316                  * maximum of the operands' minima
3317                  */
3318                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3319                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
3320                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
3321                                       dst_reg->var_off.mask;
3322                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
3323                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
3324                          * ain't nobody got time for that.
3325                          */
3326                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3327                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3328                 } else {
3329                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
3330                          * cast result into s64.
3331                          */
3332                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3333                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3334                 }
3335                 /* We may learn something more from the var_off */
3336                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3337                 break;
3338         case BPF_LSH:
3339                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3340                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3341                          * This includes shifts by a negative number.
3342                          */
3343                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3344                         break;
3345                 }
3346                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
3347                  * up from var_off)
3348                  */
3349                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3350                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3351                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
3352                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
3353                         dst_reg->umin_value = 0;
3354                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3355                 } else {
3356                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
3357                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
3358                 }
3359                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3360                 /* We may learn something more from the var_off */
3361                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3362                 break;
3363         case BPF_RSH:
3364                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3365                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3366                          * This includes shifts by a negative number.
3367                          */
3368                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3369                         break;
3370                 }
3371                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
3372                  * be negative, then either:
3373                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
3374                  *    unknown, so we lose our signed bounds
3375                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
3376                  *    signed bounds
3377                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
3378                  *    about the result
3379                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
3380                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
3381                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
3382                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
3383                  * var_off of the result.
3384                  */
3385                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3386                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3387                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3388                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
3389                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
3390                 /* We may learn something more from the var_off */
3391                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3392                 break;
3393         case BPF_ARSH:
3394                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3395                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3396                          * This includes shifts by a negative number.
3397                          */
3398                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3399                         break;
3400                 }
3401
3402                 /* Upon reaching here, src_known is true and
3403                  * umax_val is equal to umin_val.
3404                  */
3405                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
3406                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
3407                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3408
3409                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
3410                  * dst_reg var_off to refine the result.
3411                  */
3412                 dst_reg->umin_value = 0;
3413                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3414                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3415                 break;
3416         default:
3417                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3418                 break;
3419         }
3420
3421         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
3422                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
3423                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
3424         }
3425
3426         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3427         __reg_bound_offset(dst_reg);
3428         return 0;
3429 }
3430
3431 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
3432  * and var_off.
3433  */
3434 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3435                                    struct bpf_insn *insn)
3436 {
3437         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3438         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3439         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
3440         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
3441         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3442
3443         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
3444         src_reg = NULL;
3445         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
3446                 ptr_reg = dst_reg;
3447         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3448                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
3449                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
3450                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
3451                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
3452                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
3453                                  * pointer subtraction
3454                                  */
3455                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
3456                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3457                                         return 0;
3458                                 }
3459                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
3460                                         insn->dst_reg,
3461                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3462                                 return -EACCES;
3463                         } else {
3464                                 /* scalar += pointer
3465                                  * This is legal, but we have to reverse our
3466                                  * src/dest handling in computing the range
3467                                  */
3468                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3469                                                                src_reg, dst_reg);
3470                         }
3471                 } else if (ptr_reg) {
3472                         /* pointer += scalar */
3473                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3474                                                        dst_reg, src_reg);
3475                 }
3476         } else {
3477                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
3478                  * need to be able to read from this state.
3479                  */
3480                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
3481                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
3482                 src_reg = &off_reg;
3483                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
3484                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3485                                                        ptr_reg, src_reg);
3486         }
3487
3488         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
3489         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
3490                 print_verifier_state(env, state);
3491                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
3492                 return -EINVAL;
3493         }
3494         if (WARN_ON(!src_reg)) {
3495                 print_verifier_state(env, state);
3496                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
3497                 return -EINVAL;
3498         }
3499         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
3500 }
3501
3502 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
3503 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3504 {
3505         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3506         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3507         int err;
3508
3509         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
3510                 if (opcode == BPF_NEG) {
3511                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
3512                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3513                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
3514                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
3515                                 return -EINVAL;
3516                         }
3517                 } else {
3518                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3519                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
3520                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3521                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
3522                                 return -EINVAL;
3523                         }
3524                 }
3525
3526                 /* check src operand */
3527                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3528                 if (err)
3529                         return err;
3530
3531                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
3532                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
3533                                 insn->dst_reg);
3534                         return -EACCES;
3535                 }
3536
3537                 /* check dest operand */
3538                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3539                 if (err)
3540                         return err;
3541
3542         } else if (opcode == BPF_MOV) {
3543
3544                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3545                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
3546                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
3547                                 return -EINVAL;
3548                         }
3549
3550                         /* check src operand */
3551                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3552                         if (err)
3553                                 return err;
3554                 } else {
3555                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
3556                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
3557                                 return -EINVAL;
3558                         }
3559                 }
3560
3561                 /* check dest operand, mark as required later */
3562                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3563                 if (err)
3564                         return err;
3565
3566                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3567                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3568                                 /* case: R1 = R2
3569                                  * copy register state to dest reg
3570                                  */
3571                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
3572                                 regs[insn->dst_reg].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
3573                         } else {
3574                                 /* R1 = (u32) R2 */
3575                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
3576                                         verbose(env,
3577                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
3578                                                 insn->src_reg);
3579                                         return -EACCES;
3580                                 }
3581                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3582                                 coerce_reg_to_size(&regs[insn->dst_reg], 4);
3583                         }
3584                 } else {
3585                         /* case: R = imm
3586                          * remember the value we stored into this reg
3587                          */
3588                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
3589                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3590                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3591                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3592                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
3593                                                  insn->imm);
3594                         } else {
3595                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
3596                                                  (u32)insn->imm);
3597                         }
3598                 }
3599
3600         } else if (opcode > BPF_END) {
3601                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
3602                 return -EINVAL;
3603
3604         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
3605
3606                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3607                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
3608                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
3609                                 return -EINVAL;
3610                         }
3611                         /* check src1 operand */
3612                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3613                         if (err)
3614                                 return err;
3615                 } else {
3616                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
3617                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
3618                                 return -EINVAL;
3619                         }
3620                 }
3621
3622                 /* check src2 operand */
3623                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3624                 if (err)
3625                         return err;
3626
3627                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
3628                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
3629                         verbose(env, "div by zero\n");
3630                         return -EINVAL;
3631                 }
3632
3633                 if (opcode == BPF_ARSH && BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
3634                         verbose(env, "BPF_ARSH not supported for 32 bit ALU\n");
3635                         return -EINVAL;
3636                 }
3637
3638                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
3639                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
3640                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
3641
3642                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
3643                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
3644                                 return -EINVAL;
3645                         }
3646                 }
3647
3648                 /* check dest operand */
3649                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3650                 if (err)
3651                         return err;
3652
3653                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
3654         }
3655
3656         return 0;
3657 }
3658
3659 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
3660                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
3661                                    enum bpf_reg_type type,
3662                                    bool range_right_open)
3663 {
3664         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3665         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3666         u16 new_range;
3667         int i, j;
3668
3669         if (dst_reg->off < 0 ||
3670             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
3671                 /* This doesn't give us any range */
3672                 return;
3673
3674         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
3675             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
3676                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
3677                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
3678                  */
3679                 return;
3680
3681         new_range = dst_reg->off;
3682         if (range_right_open)
3683                 new_range--;
3684
3685         /* Examples for register markings:
3686          *
3687          * pkt_data in dst register:
3688          *
3689          *   r2 = r3;
3690          *   r2 += 8;
3691          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
3692          *   <access okay>
3693          *
3694          *   r2 = r3;
3695          *   r2 += 8;
3696          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
3697          *   <handle exception>
3698          *
3699          *   Where:
3700          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
3701          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
3702          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
3703          *
3704          * pkt_data in src register:
3705          *
3706          *   r2 = r3;
3707          *   r2 += 8;
3708          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
3709          *   <handle exception>
3710          *
3711          *   r2 = r3;
3712          *   r2 += 8;
3713          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
3714          *   <access okay>
3715          *
3716          *   Where:
3717          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
3718          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
3719          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
3720          *
3721          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
3722          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
3723          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
3724          * the check.
3725          */
3726
3727         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
3728          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
3729          * the range won't allow anything.
3730          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
3731          */
3732         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3733                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
3734                         /* keep the maximum range already checked */
3735                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
3736
3737         for (j = 0; j <= vstate->curframe; j++) {
3738                 state = vstate->frame[j];
3739                 bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3740                         if (!reg)
3741                                 continue;
3742                         if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
3743                                 reg->range = max(reg->range, new_range);
3744                 }
3745         }
3746 }
3747
3748 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
3749  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
3750  * simply doing a BPF_K check.
3751  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
3752  */
3753 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
3754                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
3755                             u8 opcode)
3756 {
3757         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
3758          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
3759          * the same object, but we don't bother with that.
3760          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
3761          * only need to check one of them for pointerness.
3762          */
3763         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
3764                 return;
3765
3766         switch (opcode) {
3767         case BPF_JEQ:
3768                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
3769                  * true then we know for sure.
3770                  */
3771                 __mark_reg_known(true_reg, val);
3772                 break;
3773         case BPF_JNE:
3774                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
3775                  * we know the value for sure;
3776                  */
3777                 __mark_reg_known(false_reg, val);
3778                 break;
3779         case BPF_JGT:
3780                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
3781                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
3782                 break;
3783         case BPF_JSGT:
3784                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
3785                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
3786                 break;
3787         case BPF_JLT:
3788                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
3789                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
3790                 break;
3791         case BPF_JSLT:
3792                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
3793                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
3794                 break;
3795         case BPF_JGE:
3796                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
3797                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
3798                 break;
3799         case BPF_JSGE:
3800                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
3801                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
3802                 break;
3803         case BPF_JLE:
3804                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
3805                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
3806                 break;
3807         case BPF_JSLE:
3808                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
3809                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
3810                 break;
3811         default:
3812                 break;
3813         }
3814
3815         __reg_deduce_bounds(false_reg);
3816         __reg_deduce_bounds(true_reg);
3817         /* We might have learned some bits from the bounds. */
3818         __reg_bound_offset(false_reg);
3819         __reg_bound_offset(true_reg);
3820         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
3821          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
3822          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
3823          */
3824         __update_reg_bounds(false_reg);
3825         __update_reg_bounds(true_reg);
3826 }
3827
3828 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
3829  * the variable reg.
3830  */
3831 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
3832                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
3833                                 u8 opcode)
3834 {
3835         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
3836                 return;
3837
3838         switch (opcode) {
3839         case BPF_JEQ:
3840                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
3841                  * true then we know for sure.
3842                  */
3843                 __mark_reg_known(true_reg, val);
3844                 break;
3845         case BPF_JNE:
3846                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
3847                  * we know the value for sure;
3848                  */
3849                 __mark_reg_known(false_reg, val);
3850                 break;
3851         case BPF_JGT:
3852                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
3853                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
3854                 break;
3855         case BPF_JSGT:
3856                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
3857                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
3858                 break;
3859         case BPF_JLT:
3860                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
3861                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
3862                 break;
3863         case BPF_JSLT:
3864                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
3865                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
3866                 break;
3867         case BPF_JGE:
3868                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
3869                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
3870                 break;
3871         case BPF_JSGE:
3872                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
3873                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
3874                 break;
3875         case BPF_JLE:
3876                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
3877                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
3878                 break;
3879         case BPF_JSLE:
3880                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
3881                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
3882                 break;
3883         default:
3884                 break;
3885         }
3886
3887         __reg_deduce_bounds(false_reg);
3888         __reg_deduce_bounds(true_reg);
3889         /* We might have learned some bits from the bounds. */
3890         __reg_bound_offset(false_reg);
3891         __reg_bound_offset(true_reg);
3892         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
3893          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
3894          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
3895          */
3896         __update_reg_bounds(false_reg);
3897         __update_reg_bounds(true_reg);
3898 }
3899
3900 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
3901 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
3902                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
3903 {
3904         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
3905                                                         dst_reg->umin_value);
3906         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
3907                                                         dst_reg->umax_value);
3908         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
3909                                                         dst_reg->smin_value);
3910         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
3911                                                         dst_reg->smax_value);
3912         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
3913                                                              dst_reg->var_off);
3914         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
3915         __update_reg_bounds(src_reg);
3916         __update_reg_bounds(dst_reg);
3917         /* We might have learned something about the sign bit. */
3918         __reg_deduce_bounds(src_reg);
3919         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3920         /* We might have learned some bits from the bounds. */
3921         __reg_bound_offset(src_reg);
3922         __reg_bound_offset(dst_reg);
3923         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
3924          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
3925          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
3926          */
3927         __update_reg_bounds(src_reg);
3928         __update_reg_bounds(dst_reg);
3929 }
3930
3931 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
3932                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
3933                                 struct bpf_reg_state *false_src,
3934                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
3935                                 u8 opcode)
3936 {
3937         switch (opcode) {
3938         case BPF_JEQ:
3939                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
3940                 break;
3941         case BPF_JNE:
3942                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
3943                 break;
3944         }
3945 }
3946
3947 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
3948                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
3949                                  bool is_null)
3950 {
3951         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
3952                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
3953                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
3954                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
3955                  */
3956                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
3957                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
3958                                  reg->off)) {
3959                         __mark_reg_known_zero(reg);
3960                         reg->off = 0;
3961                 }
3962                 if (is_null) {
3963                         reg->type = SCALAR_VALUE;
3964                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3965                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
3966                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
3967                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
3968                         } else {
3969                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
3970                         }
3971                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
3972                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
3973                 }
3974                 if (is_null || !reg_is_refcounted(reg)) {
3975                         /* We don't need id from this point onwards anymore,
3976                          * thus we should better reset it, so that state
3977                          * pruning has chances to take effect.
3978                          */
3979                         reg->id = 0;
3980                 }
3981         }
3982 }
3983
3984 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
3985  * be folded together at some point.
3986  */
3987 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
3988                                   bool is_null)
3989 {
3990         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3991         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
3992         u32 id = regs[regno].id;
3993         int i, j;
3994
3995         if (reg_is_refcounted_or_null(&regs[regno]) && is_null)
3996                 __release_reference_state(state, id);
3997
3998         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3999                 mark_ptr_or_null_reg(state, &regs[i], id, is_null);
4000
4001         for (j = 0; j <= vstate->curframe; j++) {
4002                 state = vstate->frame[j];
4003                 bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
4004                         if (!reg)
4005                                 continue;
4006                         mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
4007                 }
4008         }
4009 }
4010
4011 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
4012                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
4013                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
4014                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
4015                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
4016 {
4017         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
4018                 return false;
4019
4020         switch (BPF_OP(insn->code)) {
4021         case BPF_JGT:
4022                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4023                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4024                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4025                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4026                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
4027                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
4028                                                dst_reg->type, false);
4029                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4030                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4031                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4032                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4033                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
4034                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
4035                                                src_reg->type, true);
4036                 } else {
4037                         return false;
4038                 }
4039                 break;
4040         case BPF_JLT:
4041                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4042                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4043                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4044                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4045                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
4046                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
4047                                                dst_reg->type, true);
4048                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4049                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4050                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4051                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4052                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
4053                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
4054                                                src_reg->type, false);
4055                 } else {
4056                         return false;
4057                 }
4058                 break;
4059         case BPF_JGE:
4060                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4061                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4062                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4063                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4064                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
4065                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
4066                                                dst_reg->type, true);
4067                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4068                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4069                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4070                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4071                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
4072                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
4073                                                src_reg->type, false);
4074                 } else {
4075                         return false;
4076                 }
4077                 break;
4078         case BPF_JLE:
4079                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4080                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4081                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4082                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4083                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
4084                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
4085                                                dst_reg->type, false);
4086                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4087                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4088                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4089                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4090                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
4091                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
4092                                                src_reg->type, true);
4093                 } else {
4094                         return false;
4095                 }
4096                 break;
4097         default:
4098                 return false;
4099         }
4100
4101         return true;
4102 }
4103
4104 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
4105                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
4106 {
4107         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
4108         struct bpf_verifier_state *other_branch;
4109         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
4110         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs;
4111         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4112         int err;
4113
4114         if (opcode > BPF_JSLE) {
4115                 verbose(env, "invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
4116                 return -EINVAL;
4117         }
4118
4119         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4120                 if (insn->imm != 0) {
4121                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
4122                         return -EINVAL;
4123                 }
4124
4125                 /* check src1 operand */
4126                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4127                 if (err)
4128                         return err;
4129
4130                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4131                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
4132                                 insn->src_reg);
4133                         return -EACCES;
4134                 }
4135         } else {
4136                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
4137                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
4138                         return -EINVAL;
4139                 }
4140         }
4141
4142         /* check src2 operand */
4143         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4144         if (err)
4145                 return err;
4146
4147         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
4148
4149         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
4150         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
4151             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
4152             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
4153             tnum_is_const(dst_reg->var_off)) {
4154                 if ((opcode == BPF_JEQ && dst_reg->var_off.value == insn->imm) ||
4155                     (opcode == BPF_JNE && dst_reg->var_off.value != insn->imm)) {
4156                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
4157                          * only follow the goto, ignore fall-through
4158                          */
4159                         *insn_idx += insn->off;
4160                         return 0;
4161                 } else {
4162                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
4163                          * only follow fall-through branch, since
4164                          * that's where the program will go
4165                          */
4166                         return 0;
4167                 }
4168         }
4169
4170         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
4171         if (!other_branch)
4172                 return -EFAULT;
4173         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
4174
4175         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
4176          * our min/max values for our dst register.
4177          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
4178          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
4179          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
4180          * comparable.
4181          */
4182         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4183                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
4184                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
4185                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
4186                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
4187                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
4188                                                 opcode);
4189                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
4190                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
4191                                                     &regs[insn->src_reg],
4192                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
4193                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
4194                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
4195                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
4196                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
4197                                                     &regs[insn->src_reg],
4198                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
4199                 }
4200         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
4201                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
4202                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
4203         }
4204
4205         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
4206         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
4207             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
4208             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
4209                 /* Mark all identical registers in each branch as either
4210                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
4211                  */
4212                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
4213                                       opcode == BPF_JNE);
4214                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
4215                                       opcode == BPF_JEQ);
4216         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
4217                                            this_branch, other_branch) &&
4218                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
4219                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
4220                         insn->dst_reg);
4221                 return -EACCES;
4222         }
4223         if (env->log.level)
4224                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
4225         return 0;
4226 }
4227
4228 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4229 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
4230 {
4231         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
4232
4233         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
4234 }
4235
4236 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
4237 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4238 {
4239         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4240         int err;
4241
4242         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
4243                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
4244                 return -EINVAL;
4245         }
4246         if (insn->off != 0) {
4247                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
4248                 return -EINVAL;
4249         }
4250
4251         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
4252         if (err)
4253                 return err;
4254
4255         if (insn->src_reg == 0) {
4256                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
4257
4258                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
4259                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
4260                 return 0;
4261         }
4262
4263         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
4264         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
4265
4266         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
4267         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
4268         return 0;
4269 }
4270
4271 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
4272 {
4273         switch (type) {
4274         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
4275         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
4276         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
4277                 return true;
4278         default:
4279                 return false;
4280         }
4281 }
4282
4283 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
4284  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
4285  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
4286  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
4287  *
4288  * Implicit input:
4289  *   ctx == skb == R6 == CTX
4290  *
4291  * Explicit input:
4292  *   SRC == any register
4293  *   IMM == 32-bit immediate
4294  *
4295  * Output:
4296  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
4297  */
4298 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4299 {
4300         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4301         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
4302         int i, err;
4303
4304         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
4305                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
4306                 return -EINVAL;
4307         }
4308
4309         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
4310                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4311                 return -EINVAL;
4312         }
4313
4314         if (env->subprog_cnt > 1) {
4315                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
4316                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
4317                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
4318                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
4319                  * all functions in order to make proper register save/restore
4320                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
4321                  */
4322                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
4323                 return -EINVAL;
4324         }
4325
4326         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
4327             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
4328             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
4329                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
4330                 return -EINVAL;
4331         }
4332
4333         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
4334         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
4335         if (err)
4336                 return err;
4337
4338         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
4339          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
4340          * reference leak.
4341          */
4342         err = check_reference_leak(env);
4343         if (err) {
4344                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
4345                 return err;
4346         }
4347
4348         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
4349                 verbose(env,
4350                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
4351                 return -EINVAL;
4352         }
4353
4354         if (mode == BPF_IND) {
4355                 /* check explicit source operand */
4356                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4357                 if (err)
4358                         return err;
4359         }
4360
4361         /* reset caller saved regs to unreadable */
4362         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4363                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4364                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4365         }
4366
4367         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
4368          * the value fetched from the packet.
4369          * Already marked as written above.
4370          */
4371         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4372         return 0;
4373 }
4374
4375 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
4376 {
4377         struct bpf_reg_state *reg;
4378         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
4379
4380         switch (env->prog->type) {
4381         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
4382         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
4383         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
4384         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
4385         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
4386                 break;
4387         default:
4388                 return 0;
4389         }
4390
4391         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
4392         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
4393                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
4394                         reg_type_str[reg->type]);
4395                 return -EINVAL;
4396         }
4397
4398         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
4399                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
4400                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
4401                         char tn_buf[48];
4402
4403                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4404                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
4405                 } else {
4406                         verbose(env, "has unknown scalar value");
4407                 }
4408                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
4409                 return -EINVAL;
4410         }
4411         return 0;
4412 }
4413
4414 /* non-recursive DFS pseudo code
4415  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
4416  * 2      label v as discovered
4417  * 3      let S be a stack
4418  * 4      S.push(v)
4419  * 5      while S is not empty
4420  * 6            t <- S.pop()
4421  * 7            if t is what we're looking for:
4422  * 8                return t
4423  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
4424  * 10               if edge e is already labelled
4425  * 11                   continue with the next edge
4426  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
4427  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
4428  * 14                   label e as tree-edge
4429  * 15                   label w as discovered
4430  * 16                   S.push(w)
4431  * 17                   continue at 5
4432  * 18               else if vertex w is discovered
4433  * 19                   label e as back-edge
4434  * 20               else
4435  * 21                   // vertex w is explored
4436  * 22                   label e as forward- or cross-edge
4437  * 23           label t as explored
4438  * 24           S.pop()
4439  *
4440  * convention:
4441  * 0x10 - discovered
4442  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
4443  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
4444  * 0x20 - explored
4445  */
4446
4447 enum {
4448         DISCOVERED = 0x10,
4449         EXPLORED = 0x20,
4450         FALLTHROUGH = 1,
4451         BRANCH = 2,
4452 };
4453
4454 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
4455
4456 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
4457 static int cur_stack;   /* current stack index */
4458 static int *insn_state;
4459
4460 /* t, w, e - match pseudo-code above:
4461  * t - index of current instruction
4462  * w - next instruction
4463  * e - edge
4464  */
4465 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
4466 {
4467         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
4468                 return 0;
4469
4470         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
4471                 return 0;
4472
4473         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
4474                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
4475                 return -EINVAL;
4476         }
4477
4478         if (e == BRANCH)
4479                 /* mark branch target for state pruning */
4480                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
4481
4482         if (insn_state[w] == 0) {
4483                 /* tree-edge */
4484                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
4485                 insn_state[w] = DISCOVERED;
4486                 if (cur_stack >= env->prog->len)
4487                         return -E2BIG;
4488                 insn_stack[cur_stack++] = w;
4489                 return 1;
4490         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
4491                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
4492                 return -EINVAL;
4493         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
4494                 /* forward- or cross-edge */
4495                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
4496         } else {
4497                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
4498                 return -EFAULT;
4499         }
4500         return 0;
4501 }
4502
4503 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
4504  * loop == back-edge in directed graph
4505  */
4506 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
4507 {
4508         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
4509         int insn_cnt = env->prog->len;
4510         int ret = 0;
4511         int i, t;
4512
4513         ret = check_subprogs(env);
4514         if (ret < 0)
4515                 return ret;
4516
4517         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
4518         if (!insn_state)
4519                 return -ENOMEM;
4520
4521         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
4522         if (!insn_stack) {
4523                 kfree(insn_state);
4524                 return -ENOMEM;
4525         }
4526
4527         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
4528         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
4529         cur_stack = 1;
4530
4531 peek_stack:
4532         if (cur_stack == 0)
4533                 goto check_state;
4534         t = insn_stack[cur_stack - 1];
4535
4536         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
4537                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
4538
4539                 if (opcode == BPF_EXIT) {
4540                         goto mark_explored;
4541                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
4542                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4543                         if (ret == 1)
4544                                 goto peek_stack;
4545                         else if (ret < 0)
4546                                 goto err_free;
4547                         if (t + 1 < insn_cnt)
4548                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
4549                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
4550                                 env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
4551                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH, env);
4552                                 if (ret == 1)
4553                                         goto peek_stack;
4554                                 else if (ret < 0)
4555                                         goto err_free;
4556                         }
4557                 } else if (opcode == BPF_JA) {
4558                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
4559                                 ret = -EINVAL;
4560                                 goto err_free;
4561                         }
4562                         /* unconditional jump with single edge */
4563                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
4564                                         FALLTHROUGH, env);
4565                         if (ret == 1)
4566                                 goto peek_stack;
4567                         else if (ret < 0)
4568                                 goto err_free;
4569                         /* tell verifier to check for equivalent states
4570                          * after every call and jump
4571                          */
4572                         if (t + 1 < insn_cnt)
4573                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
4574                 } else {
4575                         /* conditional jump with two edges */
4576                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
4577                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4578                         if (ret == 1)
4579                                 goto peek_stack;
4580                         else if (ret < 0)
4581                                 goto err_free;
4582
4583                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
4584                         if (ret == 1)
4585                                 goto peek_stack;
4586                         else if (ret < 0)
4587                                 goto err_free;
4588                 }
4589         } else {
4590                 /* all other non-branch instructions with single
4591                  * fall-through edge
4592                  */
4593                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
4594                 if (ret == 1)
4595                         goto peek_stack;
4596                 else if (ret < 0)
4597                         goto err_free;
4598         }
4599
4600 mark_explored:
4601         insn_state[t] = EXPLORED;
4602         if (cur_stack-- <= 0) {
4603                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
4604                 ret = -EFAULT;
4605                 goto err_free;
4606         }
4607         goto peek_stack;
4608
4609 check_state:
4610         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
4611                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
4612                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
4613                         ret = -EINVAL;
4614                         goto err_free;
4615                 }
4616         }
4617         ret = 0; /* cfg looks good */
4618
4619 err_free:
4620         kfree(insn_state);
4621         kfree(insn_stack);
4622         return ret;
4623 }
4624
4625 /* check %cur's range satisfies %old's */
4626 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
4627                          struct bpf_reg_state *cur)
4628 {
4629         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
4630                old->umax_value >= cur->umax_value &&
4631                old->smin_value <= cur->smin_value &&
4632                old->smax_value >= cur->smax_value;
4633 }
4634
4635 /* Maximum number of register states that can exist at once */
4636 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
4637 struct idpair {
4638         u32 old;
4639         u32 cur;
4640 };
4641
4642 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
4643  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
4644  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
4645  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
4646  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
4647  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
4648  * that.
4649  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
4650  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
4651  */
4652 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
4653 {
4654         unsigned int i;
4655
4656         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
4657                 if (!idmap[i].old) {
4658                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
4659                         idmap[i].old = old_id;
4660                         idmap[i].cur = cur_id;
4661                         return true;
4662                 }
4663                 if (idmap[i].old == old_id)
4664                         return idmap[i].cur == cur_id;
4665         }
4666         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
4667         WARN_ON_ONCE(1);
4668         return false;
4669 }
4670
4671 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
4672 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
4673                     struct idpair *idmap)
4674 {
4675         bool equal;
4676
4677         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
4678                 /* explored state didn't use this */
4679                 return true;
4680
4681         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
4682
4683         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
4684                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
4685                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
4686                  */
4687                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
4688
4689         if (equal)
4690                 return true;
4691
4692         if (rold->type == NOT_INIT)
4693                 /* explored state can't have used this */
4694                 return true;
4695         if (rcur->type == NOT_INIT)
4696                 return false;
4697         switch (rold->type) {
4698         case SCALAR_VALUE:
4699                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
4700                         /* new val must satisfy old val knowledge */
4701                         return range_within(rold, rcur) &&
4702                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
4703                 } else {
4704                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
4705                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
4706                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
4707                          * while pointers are not. We could make this safe in
4708                          * special cases if root is calling us, but it's
4709                          * probably not worth the hassle.
4710                          */
4711                         return false;
4712                 }
4713         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4714                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
4715                  * everything else matches, we are OK.
4716                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
4717                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
4718                  */
4719                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
4720                        range_within(rold, rcur) &&
4721                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
4722         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
4723                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
4724                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
4725                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
4726                  * checked, doing so could have affected others with the same
4727                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
4728                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
4729                  */
4730                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
4731                         return false;
4732                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
4733                         return false;
4734                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
4735                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
4736         case PTR_TO_PACKET_META:
4737         case PTR_TO_PACKET:
4738                 if (rcur->type != rold->type)
4739                         return false;
4740                 /* We must have at least as much range as the old ptr
4741                  * did, so that any accesses which were safe before are
4742                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
4743                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
4744                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
4745                  */
4746                 if (rold->range > rcur->range)
4747                         return false;
4748                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
4749                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
4750                  */
4751                 if (rold->off != rcur->off)
4752                         return false;
4753                 /* id relations must be preserved */
4754                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
4755                         return false;
4756                 /* new val must satisfy old val knowledge */
4757                 return range_within(rold, rcur) &&
4758                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
4759         case PTR_TO_CTX:
4760         case CONST_PTR_TO_MAP:
4761         case PTR_TO_PACKET_END:
4762         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
4763         case PTR_TO_SOCKET:
4764         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
4765                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
4766                  * would have accepted
4767                  */
4768         default:
4769                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
4770                 return false;
4771         }
4772
4773         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
4774         WARN_ON_ONCE(1);
4775         return false;
4776 }
4777
4778 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
4779                       struct bpf_func_state *cur,
4780                       struct idpair *idmap)
4781 {
4782         int i, spi;
4783
4784         /* if explored stack has more populated slots than current stack
4785          * such stacks are not equivalent
4786          */
4787         if (old->allocated_stack > cur->allocated_stack)
4788                 return false;
4789
4790         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
4791          * slots in the current stack, since explored(safe) state
4792          * didn't use them
4793          */
4794         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
4795                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
4796
4797                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ))
4798                         /* explored state didn't use this */
4799                         continue;
4800
4801                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
4802                         continue;
4803                 /* if old state was safe with misc data in the stack
4804                  * it will be safe with zero-initialized stack.
4805                  * The opposite is not true
4806                  */
4807                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
4808                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
4809                         continue;
4810                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
4811                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
4812                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
4813                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
4814                          * this verifier states are not equivalent,
4815                          * return false to continue verification of this path
4816                          */
4817                         return false;
4818                 if (i % BPF_REG_SIZE)
4819                         continue;
4820                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
4821                         continue;
4822                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
4823                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
4824                              idmap))
4825                         /* when explored and current stack slot are both storing
4826                          * spilled registers, check that stored pointers types
4827                          * are the same as well.
4828                          * Ex: explored safe path could have stored
4829                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
4830                          * but current path has stored:
4831                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
4832                          * such verifier states are not equivalent.
4833                          * return false to continue verification of this path
4834                          */
4835                         return false;
4836         }
4837         return true;
4838 }
4839
4840 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
4841 {
4842         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
4843                 return false;
4844         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
4845                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
4846 }
4847
4848 /* compare two verifier states
4849  *
4850  * all states stored in state_list are known to be valid, since
4851  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
4852  *
4853  * this function is called when verifier exploring different branches of
4854  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
4855  * more strict register state and more strict stack state then this execution
4856  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
4857  * concluded that more strict state leads to valid finish.
4858  *
4859  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
4860  * and explored stack state is more conservative than the current one.
4861  * Example:
4862  *       explored                   current
4863  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
4864  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
4865  *
4866  * In other words if current stack state (one being explored) has more
4867  * valid slots than old one that already passed validation, it means
4868  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
4869  *
4870  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
4871  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
4872  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
4873  */
4874 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
4875                               struct bpf_func_state *cur)
4876 {
4877         struct idpair *idmap;
4878         bool ret = false;
4879         int i;
4880
4881         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
4882         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
4883         if (!idmap)
4884                 return false;
4885
4886         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
4887                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
4888                         goto out_free;
4889         }
4890
4891         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
4892                 goto out_free;
4893
4894         if (!refsafe(old, cur))
4895                 goto out_free;
4896         ret = true;
4897 out_free:
4898         kfree(idmap);
4899         return ret;
4900 }
4901
4902 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
4903                          struct bpf_verifier_state *old,
4904                          struct bpf_verifier_state *cur)
4905 {
4906         int i;
4907
4908         if (old->curframe != cur->curframe)
4909                 return false;
4910
4911         /* for states to be equal callsites have to be the same
4912          * and all frame states need to be equivalent
4913          */
4914         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
4915                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
4916                         return false;
4917                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
4918                         return false;
4919         }
4920         return true;
4921 }
4922
4923 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
4924  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
4925  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
4926  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
4927  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
4928  * in mark_reg_read() is for.
4929  */
4930 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
4931                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
4932                               struct bpf_verifier_state *vparent)
4933 {
4934         int i, frame, err = 0;
4935         struct bpf_func_state *state, *parent;
4936
4937         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
4938                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
4939                      vparent->curframe, vstate->curframe);
4940                 return -EFAULT;
4941         }
4942         /* Propagate read liveness of registers... */
4943         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
4944         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
4945         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
4946                 if (vparent->frame[vparent->curframe]->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
4947                         continue;
4948                 if (vstate->frame[vstate->curframe]->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
4949                         err = mark_reg_read(env, &vstate->frame[vstate->curframe]->regs[i],
4950                                             &vparent->frame[vstate->curframe]->regs[i]);
4951                         if (err)
4952                                 return err;
4953                 }
4954         }
4955
4956         /* ... and stack slots */
4957         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
4958                 state = vstate->frame[frame];
4959                 parent = vparent->frame[frame];
4960                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
4961                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
4962                         if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
4963                                 continue;
4964                         if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
4965                                 mark_reg_read(env, &state->stack[i].spilled_ptr,
4966                                               &parent->stack[i].spilled_ptr);
4967                 }
4968         }
4969         return err;
4970 }
4971
4972 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
4973 {
4974         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
4975         struct bpf_verifier_state_list *sl;
4976         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
4977         int i, j, err;
4978
4979         sl = env->explored_states[insn_idx];
4980         if (!sl)
4981                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
4982                  * be doing state search here
4983                  */
4984                 return 0;
4985
4986         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4987                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
4988                         /* reached equivalent register/stack state,
4989                          * prune the search.
4990                          * Registers read by the continuation are read by us.
4991                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
4992                          * will prevent corresponding reads in the continuation
4993                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
4994                          * own state will get the read marks recorded, but
4995                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
4996                          * this state and will pop a new one.
4997                          */
4998                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
4999                         if (err)
5000                                 return err;
5001                         return 1;
5002                 }
5003                 sl = sl->next;
5004         }
5005
5006         /* there were no equivalent states, remember current one.
5007          * technically the current state is not proven to be safe yet,
5008          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
5009          * or it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
5010          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
5011          * again on the way to bpf_exit
5012          */
5013         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
5014         if (!new_sl)
5015                 return -ENOMEM;
5016
5017         /* add new state to the head of linked list */
5018         new = &new_sl->state;
5019         err = copy_verifier_state(new, cur);
5020         if (err) {
5021                 free_verifier_state(new, false);
5022                 kfree(new_sl);
5023                 return err;
5024         }
5025         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
5026         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
5027         /* connect new state to parentage chain */
5028         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
5029                 cur_regs(env)[i].parent = &new->frame[new->curframe]->regs[i];
5030         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
5031          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
5032          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
5033          * their parent and current state never has children yet.  Only
5034          * explored_states can get read marks.)
5035          */
5036         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
5037                 cur->frame[cur->curframe]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
5038
5039         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
5040         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
5041                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
5042                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
5043
5044                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
5045                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
5046                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
5047                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
5048                 }
5049         }
5050         return 0;
5051 }
5052
5053 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
5054 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
5055 {
5056         switch (type) {
5057         case PTR_TO_CTX:
5058         case PTR_TO_SOCKET:
5059         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
5060                 return false;
5061         default:
5062                 return true;
5063         }
5064 }
5065
5066 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
5067  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
5068  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
5069  *
5070  * R1 = sock_ptr
5071  * goto X;
5072  * ...
5073  * R1 = some_other_valid_ptr;
5074  * goto X;
5075  * ...
5076  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
5077  */
5078 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
5079 {
5080         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
5081                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
5082 }
5083
5084 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
5085 {
5086         struct bpf_verifier_state *state;
5087         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
5088         struct bpf_reg_state *regs;
5089         int insn_cnt = env->prog->len, i;
5090         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
5091         int insn_processed = 0;
5092         bool do_print_state = false;
5093
5094         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
5095         if (!state)
5096                 return -ENOMEM;
5097         state->curframe = 0;
5098         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
5099         if (!state->frame[0]) {
5100                 kfree(state);
5101                 return -ENOMEM;
5102         }
5103         env->cur_state = state;
5104         init_func_state(env, state->frame[0],
5105                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
5106                         0 /* frameno */,
5107                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
5108         insn_idx = 0;
5109         for (;;) {
5110                 struct bpf_insn *insn;
5111                 u8 class;
5112                 int err;
5113
5114                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
5115                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
5116                                 insn_idx, insn_cnt);
5117                         return -EFAULT;
5118                 }
5119
5120                 insn = &insns[insn_idx];
5121                 class = BPF_CLASS(insn->code);
5122
5123                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
5124                         verbose(env,
5125                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
5126                                 insn_processed);
5127                         return -E2BIG;
5128                 }
5129
5130                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
5131                 if (err < 0)
5132                         return err;
5133                 if (err == 1) {
5134                         /* found equivalent state, can prune the search */
5135                         if (env->log.level) {
5136                                 if (do_print_state)
5137                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d: safe\n",
5138                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
5139                                 else
5140                                         verbose(env, "%d: safe\n", insn_idx);
5141                         }
5142                         goto process_bpf_exit;
5143                 }
5144
5145                 if (need_resched())
5146                         cond_resched();
5147
5148                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
5149                         if (env->log.level > 1)
5150                                 verbose(env, "%d:", insn_idx);
5151                         else
5152                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d:",
5153                                         prev_insn_idx, insn_idx);
5154                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
5155                         do_print_state = false;
5156                 }
5157
5158                 if (env->log.level) {
5159                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
5160                                 .cb_print       = verbose,
5161                                 .private_data   = env,
5162                         };
5163
5164                         verbose(env, "%d: ", insn_idx);
5165                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
5166                 }
5167
5168                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
5169                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, insn_idx,
5170                                                            prev_insn_idx);
5171                         if (err)
5172                                 return err;
5173                 }
5174
5175                 regs = cur_regs(env);
5176                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
5177
5178                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
5179                         err = check_alu_op(env, insn);
5180                         if (err)
5181                                 return err;
5182
5183                 } else if (class == BPF_LDX) {
5184                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
5185
5186                         /* check for reserved fields is already done */
5187
5188                         /* check src operand */
5189                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5190                         if (err)
5191                                 return err;
5192
5193                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5194                         if (err)
5195                                 return err;
5196
5197                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
5198
5199                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
5200                          * the state of dst_reg will be updated by this func
5201                          */
5202                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
5203                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
5204                                                insn->dst_reg, false);
5205                         if (err)
5206                                 return err;
5207
5208                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
5209
5210                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
5211                                 /* saw a valid insn
5212                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
5213                                  * save type to validate intersecting paths
5214                                  */
5215                                 *prev_src_type = src_reg_type;
5216
5217                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
5218                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
5219                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
5220                                  * with different pointer types:
5221                                  * src_reg == ctx in one branch and
5222                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
5223                                  * Reject it.
5224                                  */
5225                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
5226                                 return -EINVAL;
5227                         }
5228
5229                 } else if (class == BPF_STX) {
5230                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
5231
5232                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
5233                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
5234                                 if (err)
5235                                         return err;
5236                                 insn_idx++;
5237                                 continue;
5238                         }
5239
5240                         /* check src1 operand */
5241                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5242                         if (err)
5243                                 return err;
5244                         /* check src2 operand */
5245                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5246                         if (err)
5247                                 return err;
5248
5249                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
5250
5251                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
5252                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
5253                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
5254                                                insn->src_reg, false);
5255                         if (err)
5256                                 return err;
5257
5258                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
5259
5260                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
5261                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
5262                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
5263                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
5264                                 return -EINVAL;
5265                         }
5266
5267                 } else if (class == BPF_ST) {
5268                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
5269                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
5270                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
5271                                 return -EINVAL;
5272                         }
5273                         /* check src operand */
5274                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5275                         if (err)
5276                                 return err;
5277
5278                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
5279                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
5280                                         insn->dst_reg,
5281                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
5282                                 return -EACCES;
5283                         }
5284
5285                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
5286                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
5287                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
5288                                                -1, false);
5289                         if (err)
5290                                 return err;
5291
5292                 } else if (class == BPF_JMP) {
5293                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5294
5295                         if (opcode == BPF_CALL) {
5296                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
5297                                     insn->off != 0 ||
5298                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
5299                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
5300                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
5301                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
5302                                         return -EINVAL;
5303                                 }
5304
5305                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
5306                                         err = check_func_call(env, insn, &insn_idx);
5307                                 else
5308                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, insn_idx);
5309                                 if (err)
5310                                         return err;
5311
5312                         } else if (opcode == BPF_JA) {
5313                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
5314                                     insn->imm != 0 ||
5315                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
5316                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
5317                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
5318                                         return -EINVAL;
5319                                 }
5320
5321                                 insn_idx += insn->off + 1;
5322                                 continue;
5323
5324                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
5325                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
5326                                     insn->imm != 0 ||
5327                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
5328                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
5329                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
5330                                         return -EINVAL;
5331                                 }
5332
5333                                 if (state->curframe) {
5334                                         /* exit from nested function */
5335                                         prev_insn_idx = insn_idx;
5336                                         err = prepare_func_exit(env, &insn_idx);
5337                                         if (err)
5338                                                 return err;
5339                                         do_print_state = true;
5340                                         continue;
5341                                 }
5342
5343                                 err = check_reference_leak(env);
5344                                 if (err)
5345                                         return err;
5346
5347                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
5348                                  * to return the value from eBPF program.
5349                                  * Make sure that it's readable at this time
5350                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
5351                                  * something into it earlier
5352                                  */
5353                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
5354                                 if (err)
5355                                         return err;
5356
5357                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
5358                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
5359                                         return -EACCES;
5360                                 }
5361
5362                                 err = check_return_code(env);
5363                                 if (err)
5364                                         return err;
5365 process_bpf_exit:
5366                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx, &insn_idx);
5367                                 if (err < 0) {
5368                                         if (err != -ENOENT)
5369                                                 return err;
5370                                         break;
5371                                 } else {
5372                                         do_print_state = true;
5373                                         continue;
5374                                 }
5375                         } else {
5376                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
5377                                 if (err)
5378                                         return err;
5379                         }
5380                 } else if (class == BPF_LD) {
5381                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
5382
5383                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
5384                                 err = check_ld_abs(env, insn);
5385                                 if (err)
5386                                         return err;
5387
5388                         } else if (mode == BPF_IMM) {
5389                                 err = check_ld_imm(env, insn);
5390                                 if (err)
5391                                         return err;
5392
5393                                 insn_idx++;
5394                                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
5395                         } else {
5396                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
5397                                 return -EINVAL;
5398                         }
5399                 } else {
5400                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
5401                         return -EINVAL;
5402                 }
5403
5404                 insn_idx++;
5405         }
5406
5407         verbose(env, "processed %d insns (limit %d), stack depth ",
5408                 insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS);
5409         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
5410                 u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
5411
5412                 verbose(env, "%d", depth);
5413                 if (i + 1 < env->subprog_cnt)
5414                         verbose(env, "+");
5415         }
5416         verbose(env, "\n");
5417         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
5418         return 0;
5419 }
5420
5421 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
5422 {
5423         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
5424                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
5425                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
5426                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
5427 }
5428
5429 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
5430                                         struct bpf_map *map,
5431                                         struct bpf_prog *prog)
5432
5433 {
5434         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
5435          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
5436          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
5437          * triggered.
5438          */
5439         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
5440                 if (!check_map_prealloc(map)) {
5441                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
5442                         return -EINVAL;
5443                 }
5444                 if (map->inner_map_meta &&
5445                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
5446                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
5447                         return -EINVAL;
5448                 }
5449         }
5450
5451         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
5452             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
5453                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
5454                 return -EINVAL;
5455         }
5456
5457         return 0;
5458 }
5459
5460 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
5461 {
5462         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
5463                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
5464 }
5465
5466 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
5467  * replace them with actual map pointers
5468  */
5469 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
5470 {
5471         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
5472         int insn_cnt = env->prog->len;
5473         int i, j, err;
5474
5475         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
5476         if (err)
5477                 return err;
5478
5479         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
5480                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
5481                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
5482                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
5483                         return -EINVAL;
5484                 }
5485
5486                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
5487                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
5488                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
5489                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
5490                         return -EINVAL;
5491                 }
5492
5493                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
5494                         struct bpf_map *map;
5495                         struct fd f;
5496
5497                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
5498                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
5499                             insn[1].off != 0) {
5500                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
5501                                 return -EINVAL;
5502                         }
5503
5504                         if (insn->src_reg == 0)
5505                                 /* valid generic load 64-bit imm */
5506                                 goto next_insn;
5507
5508                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
5509                                 verbose(env,
5510                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
5511                                 return -EINVAL;
5512                         }
5513
5514                         f = fdget(insn->imm);
5515                         map = __bpf_map_get(f);
5516                         if (IS_ERR(map)) {
5517                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
5518                                         insn->imm);
5519                                 return PTR_ERR(map);
5520                         }
5521
5522                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
5523                         if (err) {
5524                                 fdput(f);
5525                                 return err;
5526                         }
5527
5528                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
5529                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
5530                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
5531
5532                         /* check whether we recorded this map already */
5533                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
5534                                 if (env->used_maps[j] == map) {
5535                                         fdput(f);
5536                                         goto next_insn;
5537                                 }
5538
5539                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
5540                                 fdput(f);
5541                                 return -E2BIG;
5542                         }
5543
5544                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
5545                          * the map will be released by release_maps() or it
5546                          * will be used by the valid program until it's unloaded
5547                          * and all maps are released in free_used_maps()
5548                          */
5549                         map = bpf_map_inc(map, false);
5550                         if (IS_ERR(map)) {
5551                                 fdput(f);
5552                                 return PTR_ERR(map);
5553                         }
5554                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
5555
5556                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
5557                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
5558                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
5559                                 fdput(f);
5560                                 return -EBUSY;
5561                         }
5562
5563                         fdput(f);
5564 next_insn:
5565                         insn++;
5566                         i++;
5567                         continue;
5568                 }
5569
5570                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
5571                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
5572                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
5573                         return -EINVAL;
5574                 }
5575         }
5576
5577         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
5578          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
5579          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
5580          */
5581         return 0;
5582 }
5583
5584 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
5585 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
5586 {
5587         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
5588         int i;
5589
5590         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
5591                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
5592                         continue;
5593                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
5594                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
5595         }
5596
5597         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
5598                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
5599 }
5600
5601 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
5602 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
5603 {
5604         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
5605         int insn_cnt = env->prog->len;
5606         int i;
5607
5608         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
5609                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
5610                         insn->src_reg = 0;
5611 }
5612
5613 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
5614  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
5615  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
5616  */
5617 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
5618                                 u32 off, u32 cnt)
5619 {
5620         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
5621         int i;
5622
5623         if (cnt == 1)
5624                 return 0;
5625         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
5626                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
5627         if (!new_data)
5628                 return -ENOMEM;
5629         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
5630         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
5631                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
5632         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
5633                 new_data[i].seen = true;
5634         env->insn_aux_data = new_data;
5635         vfree(old_data);
5636         return 0;
5637 }
5638
5639 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
5640 {
5641         int i;
5642
5643         if (len == 1)
5644                 return;
5645         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
5646         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
5647                 if (env->subprog_info[i].start < off)
5648                         continue;
5649                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
5650         }
5651 }
5652
5653 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
5654                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
5655 {
5656         struct bpf_prog *new_prog;
5657
5658         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
5659         if (!new_prog)
5660                 return NULL;
5661         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
5662                 return NULL;
5663         adjust_subprog_starts(env, off, len);
5664         return new_prog;
5665 }
5666
5667 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
5668  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
5669  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
5670  * with 'ja -1'.
5671  *
5672  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
5673  * program and through another bug we would manage to jump there, then
5674  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
5675  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
5676  * code could be located.
5677  */
5678 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
5679 {
5680         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
5681         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
5682         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
5683         const int insn_cnt = env->prog->len;
5684         int i;
5685
5686         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
5687                 if (aux_data[i].seen)
5688                         continue;
5689                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
5690         }
5691 }
5692
5693 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
5694  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
5695  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
5696  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
5697  */
5698 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
5699 {
5700         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
5701         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
5702         const int insn_cnt = env->prog->len;
5703         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
5704         struct bpf_prog *new_prog;
5705         enum bpf_access_type type;
5706         bool is_narrower_load;
5707         u32 target_size;
5708
5709         if (ops->gen_prologue) {
5710                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
5711                                         env->prog);
5712                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
5713                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5714                         return -EINVAL;
5715                 } else if (cnt) {
5716                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
5717                         if (!new_prog)
5718                                 return -ENOMEM;
5719
5720                         env->prog = new_prog;
5721                         delta += cnt - 1;
5722                 }
5723         }
5724
5725         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
5726                 return 0;
5727
5728         insn = env->prog->insnsi + delta;
5729
5730         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
5731                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
5732
5733                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
5734                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
5735                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
5736                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
5737                         type = BPF_READ;
5738                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
5739                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
5740                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
5741                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
5742                         type = BPF_WRITE;
5743                 else
5744                         continue;
5745
5746                 if (type == BPF_WRITE &&
5747                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
5748                         struct bpf_insn patch[] = {
5749                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
5750                                  * There are no memory dependencies for this store,
5751                                  * since it's only using frame pointer and immediate
5752                                  * constant of zero
5753                                  */
5754                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
5755                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
5756                                            0),
5757                                 /* the original STX instruction will immediately
5758                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
5759                                  */
5760                                 *insn,
5761                         };
5762
5763                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
5764                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
5765                         if (!new_prog)
5766                                 return -ENOMEM;
5767
5768                         delta    += cnt - 1;
5769                         env->prog = new_prog;
5770                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
5771                         continue;
5772                 }
5773
5774                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
5775                 case PTR_TO_CTX:
5776                         if (!ops->convert_ctx_access)
5777                                 continue;
5778                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
5779                         break;
5780                 case PTR_TO_SOCKET:
5781                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
5782                         break;
5783                 default:
5784                         continue;
5785                 }
5786
5787                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
5788                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
5789
5790                 /* If the read access is a narrower load of the field,
5791                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
5792                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
5793                  * we will apply proper mask to the result.
5794                  */
5795                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
5796                 if (is_narrower_load) {
5797                         u32 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
5798                         u32 off = insn->off;
5799                         u8 size_code;
5800
5801                         if (type == BPF_WRITE) {
5802                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
5803                                 return -EINVAL;
5804                         }
5805
5806                         size_code = BPF_H;
5807                         if (ctx_field_size == 4)
5808                                 size_code = BPF_W;
5809                         else if (ctx_field_size == 8)
5810                                 size_code = BPF_DW;
5811
5812                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
5813                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
5814                 }
5815
5816                 target_size = 0;
5817                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
5818                                          &target_size);
5819                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
5820                     (ctx_field_size && !target_size)) {
5821                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5822                         return -EINVAL;
5823                 }
5824
5825                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
5826                         if (ctx_field_size <= 4)
5827                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
5828                                                                 (1 << size * 8) - 1);
5829                         else
5830                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
5831                                                                 (1 << size * 8) - 1);
5832                 }
5833
5834                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
5835                 if (!new_prog)
5836                         return -ENOMEM;
5837
5838                 delta += cnt - 1;
5839
5840                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
5841                 env->prog = new_prog;
5842                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
5843         }
5844
5845         return 0;
5846 }
5847
5848 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
5849 {
5850         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
5851         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
5852         struct bpf_insn *insn;
5853         void *old_bpf_func;
5854         int err = -ENOMEM;
5855
5856         if (env->subprog_cnt <= 1)
5857                 return 0;
5858
5859         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
5860                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
5861                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
5862                         continue;
5863                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
5864                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
5865                  * propagated in any case.
5866                  */
5867                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
5868                 if (subprog < 0) {
5869                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
5870                                   i + insn->imm + 1);
5871                         return -EFAULT;
5872                 }
5873                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
5874                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
5875                  */
5876                 insn->off = subprog;
5877                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
5878                  * to interpreter will be needed
5879                  */
5880                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
5881                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
5882                 insn->imm = 1;
5883         }
5884
5885         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
5886         if (!func)
5887                 goto out_undo_insn;
5888
5889         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
5890                 subprog_start = subprog_end;
5891                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
5892
5893                 len = subprog_end - subprog_start;
5894                 func[i] = bpf_prog_alloc(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
5895                 if (!func[i])
5896                         goto out_free;
5897                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
5898                        len * sizeof(struct bpf_insn));
5899                 func[i]->type = prog->type;
5900                 func[i]->len = len;
5901                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
5902                         goto out_free;
5903                 func[i]->is_func = 1;
5904                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
5905                  * Long term would need debug info to populate names
5906                  */
5907                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
5908                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
5909                 func[i]->jit_requested = 1;
5910                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
5911                 if (!func[i]->jited) {
5912                         err = -ENOTSUPP;
5913                         goto out_free;
5914                 }
5915                 cond_resched();
5916         }
5917         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
5918          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
5919          * run last pass of JIT
5920          */
5921         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
5922                 insn = func[i]->insnsi;
5923                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
5924                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
5925                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
5926                                 continue;
5927                         subprog = insn->off;
5928                         insn->imm = (u64 (*)(u64, u64, u64, u64, u64))
5929                                 func[subprog]->bpf_func -
5930                                 __bpf_call_base;
5931                 }
5932
5933                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
5934                  * of the JITed images for each function in the program
5935                  *
5936                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
5937                  * might not be large enough to hold the offset of the start
5938                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
5939                  *
5940                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
5941                  * by using its subprog id, available from the off field of
5942                  * the call instruction, as an index for this list
5943                  */
5944                 func[i]->aux->func = func;
5945                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
5946         }
5947         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
5948                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
5949                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
5950                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
5951                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
5952                         err = -ENOTSUPP;
5953                         goto out_free;
5954                 }
5955                 cond_resched();
5956         }
5957
5958         /* finally lock prog and jit images for all functions and
5959          * populate kallsysm
5960          */
5961         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
5962                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
5963                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
5964         }
5965
5966         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
5967          * prog consistent for later dump requests, so they can
5968          * later look the same as if they were interpreted only.
5969          */
5970         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
5971                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
5972                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
5973                         continue;
5974                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
5975                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
5976                 insn->imm = subprog;
5977         }
5978
5979         prog->jited = 1;
5980         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
5981         prog->aux->func = func;
5982         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
5983         return 0;
5984 out_free:
5985         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
5986                 if (func[i])
5987                         bpf_jit_free(func[i]);
5988         kfree(func);
5989 out_undo_insn:
5990         /* cleanup main prog to be interpreted */
5991         prog->jit_requested = 0;
5992         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
5993                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
5994                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
5995                         continue;
5996                 insn->off = 0;
5997                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
5998         }
5999         return err;
6000 }
6001
6002 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
6003 {
6004 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
6005         struct bpf_prog *prog = env->prog;
6006         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
6007         int i, depth;
6008 #endif
6009         int err = 0;
6010
6011         if (env->prog->jit_requested &&
6012             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
6013                 err = jit_subprogs(env);
6014                 if (err == 0)
6015                         return 0;
6016                 if (err == -EFAULT)
6017                         return err;
6018         }
6019 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
6020         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
6021                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
6022                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
6023                         continue;
6024                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
6025                 if (depth < 0)
6026                         return depth;
6027                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
6028         }
6029         err = 0;
6030 #endif
6031         return err;
6032 }
6033
6034 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
6035  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
6036  *
6037  * this function is called after eBPF program passed verification
6038  */
6039 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
6040 {
6041         struct bpf_prog *prog = env->prog;
6042         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
6043         const struct bpf_func_proto *fn;
6044         const int insn_cnt = prog->len;
6045         const struct bpf_map_ops *ops;
6046         struct bpf_insn_aux_data *aux;
6047         struct bpf_insn insn_buf[16];
6048         struct bpf_prog *new_prog;
6049         struct bpf_map *map_ptr;
6050         int i, cnt, delta = 0;
6051
6052         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
6053                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
6054                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
6055                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
6056                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
6057                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
6058                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
6059                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
6060                                 /* Rx div 0 -> 0 */
6061                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
6062                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
6063                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
6064                                 *insn,
6065                         };
6066                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
6067                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
6068                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
6069                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
6070                                 *insn,
6071                         };
6072                         struct bpf_insn *patchlet;
6073
6074                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
6075                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
6076                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
6077                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
6078                         } else {
6079                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
6080                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
6081                         }
6082
6083                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
6084                         if (!new_prog)
6085                                 return -ENOMEM;
6086
6087                         delta    += cnt - 1;
6088                         env->prog = prog = new_prog;
6089                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6090                         continue;
6091                 }
6092
6093                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
6094                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
6095                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
6096                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
6097                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
6098                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6099                                 return -EINVAL;
6100                         }
6101
6102                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
6103                         if (!new_prog)
6104                                 return -ENOMEM;
6105
6106                         delta    += cnt - 1;
6107                         env->prog = prog = new_prog;
6108                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6109                         continue;
6110                 }
6111
6112                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
6113                         continue;
6114                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
6115                         continue;
6116
6117                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
6118                         prog->dst_needed = 1;
6119                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
6120                         bpf_user_rnd_init_once();
6121                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
6122                         prog->kprobe_override = 1;
6123                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
6124                         /* If we tail call into other programs, we
6125                          * cannot make any assumptions since they can
6126                          * be replaced dynamically during runtime in
6127                          * the program array.
6128                          */
6129                         prog->cb_access = 1;
6130                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
6131
6132                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
6133                          * conditional branch in the interpeter for every normal
6134                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
6135                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
6136                          */
6137                         insn->imm = 0;
6138                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
6139
6140                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
6141                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
6142                                 continue;
6143
6144                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
6145                          * emit two extra insns:
6146                          * if (index >= max_entries) goto out;
6147                          * index &= array->index_mask;
6148                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
6149                          */
6150                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
6151                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
6152                                 return -EINVAL;
6153                         }
6154
6155                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
6156                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
6157                                                   map_ptr->max_entries, 2);
6158                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
6159                                                     container_of(map_ptr,
6160                                                                  struct bpf_array,
6161                                                                  map)->index_mask);
6162                         insn_buf[2] = *insn;
6163                         cnt = 3;
6164                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
6165                         if (!new_prog)
6166                                 return -ENOMEM;
6167
6168                         delta    += cnt - 1;
6169                         env->prog = prog = new_prog;
6170                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6171                         continue;
6172                 }
6173
6174                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
6175                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
6176                  * only.
6177                  */
6178                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
6179                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
6180                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
6181                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
6182                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
6183                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
6184                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
6185                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
6186                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
6187                                 goto patch_call_imm;
6188
6189                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
6190                         ops = map_ptr->ops;
6191                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
6192                             ops->map_gen_lookup) {
6193                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
6194                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
6195                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6196                                         return -EINVAL;
6197                                 }
6198
6199                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
6200                                                                insn_buf, cnt);
6201                                 if (!new_prog)
6202                                         return -ENOMEM;
6203
6204                                 delta    += cnt - 1;
6205                                 env->prog = prog = new_prog;
6206                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
6207                                 continue;
6208                         }
6209
6210                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
6211                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
6212                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
6213                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
6214                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
6215                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
6216                                               u64 flags))NULL));
6217                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
6218                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
6219                                               u64 flags))NULL));
6220                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
6221                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
6222                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
6223                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
6224
6225                         switch (insn->imm) {
6226                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
6227                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
6228                                             __bpf_call_base;
6229                                 continue;
6230                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
6231                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
6232                                             __bpf_call_base;
6233                                 continue;
6234                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
6235                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
6236                                             __bpf_call_base;
6237                                 continue;
6238                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
6239                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
6240                                             __bpf_call_base;
6241                                 continue;
6242                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
6243                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
6244                                             __bpf_call_base;
6245                                 continue;
6246                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
6247                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
6248                                             __bpf_call_base;
6249                                 continue;
6250                         }
6251
6252                         goto patch_call_imm;
6253                 }
6254
6255 patch_call_imm:
6256                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
6257                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
6258                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
6259                  */
6260                 if (!fn->func) {
6261                         verbose(env,
6262                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
6263                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
6264                         return -EFAULT;
6265                 }
6266                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
6267         }
6268
6269         return 0;
6270 }
6271
6272 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
6273 {
6274         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
6275         int i;
6276
6277         if (!env->explored_states)
6278                 return;
6279
6280         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
6281                 sl = env->explored_states[i];
6282
6283                 if (sl)
6284                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
6285                                 sln = sl->next;
6286                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
6287                                 kfree(sl);
6288                                 sl = sln;
6289                         }
6290         }
6291
6292         kfree(env->explored_states);
6293 }
6294
6295 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
6296 {
6297         struct bpf_verifier_env *env;
6298         struct bpf_verifier_log *log;
6299         int ret = -EINVAL;
6300
6301         /* no program is valid */
6302         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
6303                 return -EINVAL;
6304
6305         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
6306          * allocate/free it every time bpf_check() is called
6307          */
6308         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
6309         if (!env)
6310                 return -ENOMEM;
6311         log = &env->log;
6312
6313         env->insn_aux_data =
6314                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data),
6315                                    (*prog)->len));
6316         ret = -ENOMEM;
6317         if (!env->insn_aux_data)
6318                 goto err_free_env;
6319         env->prog = *prog;
6320         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
6321
6322         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
6323         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
6324
6325         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
6326                 /* user requested verbose verifier output
6327                  * and supplied buffer to store the verification trace
6328                  */
6329                 log->level = attr->log_level;
6330                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
6331                 log->len_total = attr->log_size;
6332
6333                 ret = -EINVAL;
6334                 /* log attributes have to be sane */
6335                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
6336                     !log->level || !log->ubuf)
6337                         goto err_unlock;
6338         }
6339
6340         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
6341         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
6342                 env->strict_alignment = true;
6343
6344         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
6345         if (ret < 0)
6346                 goto skip_full_check;
6347
6348         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
6349                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env);
6350                 if (ret)
6351                         goto skip_full_check;
6352         }
6353
6354         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
6355                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
6356                                        GFP_USER);
6357         ret = -ENOMEM;
6358         if (!env->explored_states)
6359                 goto skip_full_check;
6360
6361         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
6362
6363         ret = check_cfg(env);
6364         if (ret < 0)
6365                 goto skip_full_check;
6366
6367         ret = do_check(env);
6368         if (env->cur_state) {
6369                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
6370                 env->cur_state = NULL;
6371         }
6372
6373         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
6374                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
6375
6376 skip_full_check:
6377         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
6378         free_states(env);
6379
6380         if (ret == 0)
6381                 sanitize_dead_code(env);
6382
6383         if (ret == 0)
6384                 ret = check_max_stack_depth(env);
6385
6386         if (ret == 0)
6387                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
6388                 ret = convert_ctx_accesses(env);
6389
6390         if (ret == 0)
6391                 ret = fixup_bpf_calls(env);
6392
6393         if (ret == 0)
6394                 ret = fixup_call_args(env);
6395
6396         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
6397                 ret = -ENOSPC;
6398         if (log->level && !log->ubuf) {
6399                 ret = -EFAULT;
6400                 goto err_release_maps;
6401         }
6402
6403         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
6404                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
6405                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
6406                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
6407                                                           GFP_KERNEL);
6408
6409                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
6410                         ret = -ENOMEM;
6411                         goto err_release_maps;
6412                 }
6413
6414                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
6415                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
6416                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
6417
6418                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
6419                  * bpf_ld_imm64 instructions
6420                  */
6421                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
6422         }
6423
6424 err_release_maps:
6425         if (!env->prog->aux->used_maps)
6426                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
6427                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
6428                  */
6429                 release_maps(env);
6430         *prog = env->prog;
6431 err_unlock:
6432         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
6433         vfree(env->insn_aux_data);
6434 err_free_env:
6435         kfree(env);
6436         return ret;
6437 }