kernel/bpf/verifier.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   2  *
   3  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   4  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   5  * License as published by the Free Software Foundation.
   6  *
   7  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   8  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   9  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  10  * General Public License for more details.
  11  */
  12 #include <linux/kernel.h>
  13 #include <linux/types.h>
  14 #include <linux/slab.h>
  15 #include <linux/bpf.h>
  16 #include <linux/filter.h>
  17 #include <net/netlink.h>
  18 #include <linux/file.h>
  19 #include <linux/vmalloc.h>
  20
  21 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
  22  * instruction by instruction and updates register/stack state.
  23  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
  24  *
  25  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
  26  * It rejects the following programs:
  27  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
  28  * - if loop is present (detected via back-edge)
  29  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
  30  * - out of bounds or malformed jumps
  31  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
  32  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
  33  * analysis is limited to 32k insn, which may be hit even if total number of
  34  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
  35  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
  36  *
  37  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
  38  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
  39  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
  40  * copied to R1.
  41  *
  42  * All registers are 64-bit.
  43  * R0 - return register
  44  * R1-R5 argument passing registers
  45  * R6-R9 callee saved registers
  46  * R10 - frame pointer read-only
  47  *
  48  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
  49  * and has type PTR_TO_CTX.
  50  *
  51  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
  52  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
  53  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
  54  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
  55  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
  56  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
  57  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
  58  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
  59  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
  60  *
  61  * Most of the time the registers have UNKNOWN_VALUE type, which
  62  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
  63  * (like pointer plus pointer becomes UNKNOWN_VALUE type)
  64  *
  65  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
  66  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, FRAME_PTR. These are three pointer
  67  * types recognized by check_mem_access() function.
  68  *
  69  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
  70  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
  71  *
  72  * registers used to pass values to function calls are checked against
  73  * function argument constraints.
  74  *
  75  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
  76  * It means that the register type passed to this function must be
  77  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
  78  * 'pointer to map element key'
  79  *
  80  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
  81  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
  82  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
  83  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
  84  *
  85  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
  86  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
  87  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
  88  * the helper function as a pointer to map element key.
  89  *
  90  * On the kernel side the helper function looks like:
  91  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
  92  * {
  93  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
  94  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
  95  *    void *value;
  96  *
  97  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
  98  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
  99  *    the stack of eBPF program.
 100  * }
 101  *
 102  * Corresponding eBPF program may look like:
 103  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
 104  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
 105  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
 106  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
 107  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
 108  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
 109  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
 110  *
 111  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
 112  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
 113  * and were initialized prior to this call.
 114  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
 115  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
 116  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
 117  * returns ether pointer to map value or NULL.
 118  *
 119  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
 120  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
 121  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
 122  * branch. See check_cond_jmp_op().
 123  *
 124  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
 125  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
 126  */
 127
 128 /* types of values stored in eBPF registers */
 129 enum bpf_reg_type {
 130         NOT_INIT = 0,            /* nothing was written into register */
 131         UNKNOWN_VALUE,           /* reg doesn't contain a valid pointer */
 132         PTR_TO_CTX,              /* reg points to bpf_context */
 133         CONST_PTR_TO_MAP,        /* reg points to struct bpf_map */
 134         PTR_TO_MAP_VALUE,        /* reg points to map element value */
 135         PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,/* points to map elem value or NULL */
 136         FRAME_PTR,               /* reg == frame_pointer */
 137         PTR_TO_STACK,            /* reg == frame_pointer + imm */
 138         CONST_IMM,               /* constant integer value */
 139 };
 140
 141 struct reg_state {
 142         enum bpf_reg_type type;
 143         union {
 144                 /* valid when type == CONST_IMM | PTR_TO_STACK */
 145                 int imm;
 146
 147                 /* valid when type == CONST_PTR_TO_MAP | PTR_TO_MAP_VALUE |
 148                  *   PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
 149                  */
 150                 struct bpf_map *map_ptr;
 151         };
 152 };
 153
 154 enum bpf_stack_slot_type {
 155         STACK_INVALID,    /* nothing was stored in this stack slot */
 156         STACK_SPILL,      /* register spilled into stack */
 157         STACK_MISC        /* BPF program wrote some data into this slot */
 158 };
 159
 160 #define BPF_REG_SIZE 8  /* size of eBPF register in bytes */
 161
 162 /* state of the program:
 163  * type of all registers and stack info
 164  */
 165 struct verifier_state {
 166         struct reg_state regs[MAX_BPF_REG];
 167         u8 stack_slot_type[MAX_BPF_STACK];
 168         struct reg_state spilled_regs[MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE];
 169 };
 170
 171 /* linked list of verifier states used to prune search */
 172 struct verifier_state_list {
 173         struct verifier_state state;
 174         struct verifier_state_list *next;
 175 };
 176
 177 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
 178 struct verifier_stack_elem {
 179         /* verifer state is 'st'
 180          * before processing instruction 'insn_idx'
 181          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
 182          */
 183         struct verifier_state st;
 184         int insn_idx;
 185         int prev_insn_idx;
 186         struct verifier_stack_elem *next;
 187 };
 188
 189 struct bpf_insn_aux_data {
 190         union {
 191                 enum bpf_reg_type ptr_type;     /* pointer type for load/store insns */
 192                 struct bpf_map *map_ptr;        /* pointer for call insn into lookup_elem */
 193         };
 194         int sanitize_stack_off; /* stack slot to be cleared */
 195         bool seen; /* this insn was processed by the verifier */
 196 };
 197
 198 #define MAX_USED_MAPS 64 /* max number of maps accessed by one eBPF program */
 199
 200 /* single container for all structs
 201  * one verifier_env per bpf_check() call
 202  */
 203 struct verifier_env {
 204         struct bpf_prog *prog;          /* eBPF program being verified */
 205         struct verifier_stack_elem *head; /* stack of verifier states to be processed */
 206         int stack_size;                 /* number of states to be processed */
 207         struct verifier_state cur_state; /* current verifier state */
 208         struct verifier_state_list **explored_states; /* search pruning optimization */
 209         struct bpf_map *used_maps[MAX_USED_MAPS]; /* array of map's used by eBPF program */
 210         u32 used_map_cnt;               /* number of used maps */
 211         bool allow_ptr_leaks;
 212         struct bpf_insn_aux_data *insn_aux_data; /* array of per-insn state */
 213 };
 214
 215 /* verbose verifier prints what it's seeing
 216  * bpf_check() is called under lock, so no race to access these global vars
 217  */
 218 static u32 log_level, log_size, log_len;
 219 static char *log_buf;
 220
 221 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
 222
 223 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
 224  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
 225  * can figure out what's wrong with the program
 226  */
 227 static __printf(1, 2) void verbose(const char *fmt, ...)
 228 {
 229         va_list args;
 230
 231         if (log_level == 0 || log_len >= log_size - 1)
 232                 return;
 233
 234         va_start(args, fmt);
 235         log_len += vscnprintf(log_buf + log_len, log_size - log_len, fmt, args);
 236         va_end(args);
 237 }
 238
 239 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
 240 static const char * const reg_type_str[] = {
 241         [NOT_INIT]              = "?",
 242         [UNKNOWN_VALUE]         = "inv",
 243         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
 244         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
 245         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
 246         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
 247         [FRAME_PTR]             = "fp",
 248         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
 249         [CONST_IMM]             = "imm",
 250 };
 251
 252 static void print_verifier_state(struct verifier_env *env)
 253 {
 254         enum bpf_reg_type t;
 255         int i;
 256
 257         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 258                 t = env->cur_state.regs[i].type;
 259                 if (t == NOT_INIT)
 260                         continue;
 261                 verbose(" R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
 262                 if (t == CONST_IMM || t == PTR_TO_STACK)
 263                         verbose("%d", env->cur_state.regs[i].imm);
 264                 else if (t == CONST_PTR_TO_MAP || t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 265                          t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
 266                         verbose("(ks=%d,vs=%d)",
 267                                 env->cur_state.regs[i].map_ptr->key_size,
 268                                 env->cur_state.regs[i].map_ptr->value_size);
 269         }
 270         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
 271                 if (env->cur_state.stack_slot_type[i] == STACK_SPILL)
 272                         verbose(" fp%d=%s", -MAX_BPF_STACK + i,
 273                                 reg_type_str[env->cur_state.spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE].type]);
 274         }
 275         verbose("\n");
 276 }
 277
 278 static const char *const bpf_class_string[] = {
 279         [BPF_LD]    = "ld",
 280         [BPF_LDX]   = "ldx",
 281         [BPF_ST]    = "st",
 282         [BPF_STX]   = "stx",
 283         [BPF_ALU]   = "alu",
 284         [BPF_JMP]   = "jmp",
 285         [BPF_RET]   = "BUG",
 286         [BPF_ALU64] = "alu64",
 287 };
 288
 289 static const char *const bpf_alu_string[16] = {
 290         [BPF_ADD >> 4]  = "+=",
 291         [BPF_SUB >> 4]  = "-=",
 292         [BPF_MUL >> 4]  = "*=",
 293         [BPF_DIV >> 4]  = "/=",
 294         [BPF_OR  >> 4]  = "|=",
 295         [BPF_AND >> 4]  = "&=",
 296         [BPF_LSH >> 4]  = "<<=",
 297         [BPF_RSH >> 4]  = ">>=",
 298         [BPF_NEG >> 4]  = "neg",
 299         [BPF_MOD >> 4]  = "%=",
 300         [BPF_XOR >> 4]  = "^=",
 301         [BPF_MOV >> 4]  = "=",
 302         [BPF_ARSH >> 4] = "s>>=",
 303         [BPF_END >> 4]  = "endian",
 304 };
 305
 306 static const char *const bpf_ldst_string[] = {
 307         [BPF_W >> 3]  = "u32",
 308         [BPF_H >> 3]  = "u16",
 309         [BPF_B >> 3]  = "u8",
 310         [BPF_DW >> 3] = "u64",
 311 };
 312
 313 static const char *const bpf_jmp_string[16] = {
 314         [BPF_JA >> 4]   = "jmp",
 315         [BPF_JEQ >> 4]  = "==",
 316         [BPF_JGT >> 4]  = ">",
 317         [BPF_JGE >> 4]  = ">=",
 318         [BPF_JSET >> 4] = "&",
 319         [BPF_JNE >> 4]  = "!=",
 320         [BPF_JSGT >> 4] = "s>",
 321         [BPF_JSGE >> 4] = "s>=",
 322         [BPF_CALL >> 4] = "call",
 323         [BPF_EXIT >> 4] = "exit",
 324 };
 325
 326 static void print_bpf_insn(const struct verifier_env *env,
 327                            const struct bpf_insn *insn)
 328 {
 329         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
 330
 331         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
 332                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 333                         verbose("(%02x) %sr%d %s %sr%d\n",
 334                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 335                                 insn->dst_reg,
 336                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 337                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 338                                 insn->src_reg);
 339                 else
 340                         verbose("(%02x) %sr%d %s %s%d\n",
 341                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 342                                 insn->dst_reg,
 343                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 344                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 345                                 insn->imm);
 346         } else if (class == BPF_STX) {
 347                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_MEM)
 348                         verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = r%d\n",
 349                                 insn->code,
 350                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 351                                 insn->dst_reg,
 352                                 insn->off, insn->src_reg);
 353                 else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD)
 354                         verbose("(%02x) lock *(%s *)(r%d %+d) += r%d\n",
 355                                 insn->code,
 356                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 357                                 insn->dst_reg, insn->off,
 358                                 insn->src_reg);
 359                 else
 360                         verbose("BUG_%02x\n", insn->code);
 361         } else if (class == BPF_ST) {
 362                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 363                         verbose("BUG_st_%02x\n", insn->code);
 364                         return;
 365                 }
 366                 verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = %d\n",
 367                         insn->code,
 368                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 369                         insn->dst_reg,
 370                         insn->off, insn->imm);
 371         } else if (class == BPF_LDX) {
 372                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 373                         verbose("BUG_ldx_%02x\n", insn->code);
 374                         return;
 375                 }
 376                 verbose("(%02x) r%d = *(%s *)(r%d %+d)\n",
 377                         insn->code, insn->dst_reg,
 378                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 379                         insn->src_reg, insn->off);
 380         } else if (class == BPF_LD) {
 381                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) {
 382                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[%d]\n",
 383                                 insn->code,
 384                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 385                                 insn->imm);
 386                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND) {
 387                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[r%d + %d]\n",
 388                                 insn->code,
 389                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 390                                 insn->src_reg, insn->imm);
 391                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IMM &&
 392                            BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW) {
 393                         /* At this point, we already made sure that the second
 394                          * part of the ldimm64 insn is accessible.
 395                          */
 396                         u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
 397                         bool map_ptr = insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD;
 398
 399                         if (map_ptr && !env->allow_ptr_leaks)
 400                                 imm = 0;
 401
 402                         verbose("(%02x) r%d = 0x%llx\n", insn->code,
 403                                 insn->dst_reg, (unsigned long long)imm);
 404                 } else {
 405                         verbose("BUG_ld_%02x\n", insn->code);
 406                         return;
 407                 }
 408         } else if (class == BPF_JMP) {
 409                 u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
 410
 411                 if (opcode == BPF_CALL) {
 412                         verbose("(%02x) call %d\n", insn->code, insn->imm);
 413                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_JA)) {
 414                         verbose("(%02x) goto pc%+d\n",
 415                                 insn->code, insn->off);
 416                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_EXIT)) {
 417                         verbose("(%02x) exit\n", insn->code);
 418                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
 419                         verbose("(%02x) if r%d %s r%d goto pc%+d\n",
 420                                 insn->code, insn->dst_reg,
 421                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 422                                 insn->src_reg, insn->off);
 423                 } else {
 424                         verbose("(%02x) if r%d %s 0x%x goto pc%+d\n",
 425                                 insn->code, insn->dst_reg,
 426                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 427                                 insn->imm, insn->off);
 428                 }
 429         } else {
 430                 verbose("(%02x) %s\n", insn->code, bpf_class_string[class]);
 431         }
 432 }
 433
 434 static int pop_stack(struct verifier_env *env, int *prev_insn_idx)
 435 {
 436         struct verifier_stack_elem *elem;
 437         int insn_idx;
 438
 439         if (env->head == NULL)
 440                 return -1;
 441
 442         memcpy(&env->cur_state, &env->head->st, sizeof(env->cur_state));
 443         insn_idx = env->head->insn_idx;
 444         if (prev_insn_idx)
 445                 *prev_insn_idx = env->head->prev_insn_idx;
 446         elem = env->head->next;
 447         kfree(env->head);
 448         env->head = elem;
 449         env->stack_size--;
 450         return insn_idx;
 451 }
 452
 453 static struct verifier_state *push_stack(struct verifier_env *env, int insn_idx,
 454                                          int prev_insn_idx)
 455 {
 456         struct verifier_stack_elem *elem;
 457
 458         elem = kmalloc(sizeof(struct verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
 459         if (!elem)
 460                 goto err;
 461
 462         memcpy(&elem->st, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
 463         elem->insn_idx = insn_idx;
 464         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
 465         elem->next = env->head;
 466         env->head = elem;
 467         env->stack_size++;
 468         if (env->stack_size > 1024) {
 469                 verbose("BPF program is too complex\n");
 470                 goto err;
 471         }
 472         return &elem->st;
 473 err:
 474         /* pop all elements and return */
 475         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
 476         return NULL;
 477 }
 478
 479 #define CALLER_SAVED_REGS 6
 480 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
 481         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
 482 };
 483
 484 static void init_reg_state(struct reg_state *regs)
 485 {
 486         int i;
 487
 488         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 489                 regs[i].type = NOT_INIT;
 490                 regs[i].imm = 0;
 491                 regs[i].map_ptr = NULL;
 492         }
 493
 494         /* frame pointer */
 495         regs[BPF_REG_FP].type = FRAME_PTR;
 496
 497         /* 1st arg to a function */
 498         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
 499 }
 500
 501 static void mark_reg_unknown_value(struct reg_state *regs, u32 regno)
 502 {
 503         BUG_ON(regno >= MAX_BPF_REG);
 504         regs[regno].type = UNKNOWN_VALUE;
 505         regs[regno].imm = 0;
 506         regs[regno].map_ptr = NULL;
 507 }
 508
 509 enum reg_arg_type {
 510         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
 511         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
 512         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
 513 };
 514
 515 static int check_reg_arg(struct reg_state *regs, u32 regno,
 516                          enum reg_arg_type t)
 517 {
 518         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
 519                 verbose("R%d is invalid\n", regno);
 520                 return -EINVAL;
 521         }
 522
 523         if (t == SRC_OP) {
 524                 /* check whether register used as source operand can be read */
 525                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
 526                         verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 527                         return -EACCES;
 528                 }
 529         } else {
 530                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
 531                 if (regno == BPF_REG_FP) {
 532                         verbose("frame pointer is read only\n");
 533                         return -EACCES;
 534                 }
 535                 if (t == DST_OP)
 536                         mark_reg_unknown_value(regs, regno);
 537         }
 538         return 0;
 539 }
 540
 541 static int bpf_size_to_bytes(int bpf_size)
 542 {
 543         if (bpf_size == BPF_W)
 544                 return 4;
 545         else if (bpf_size == BPF_H)
 546                 return 2;
 547         else if (bpf_size == BPF_B)
 548                 return 1;
 549         else if (bpf_size == BPF_DW)
 550                 return 8;
 551         else
 552                 return -EINVAL;
 553 }
 554
 555 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
 556 {
 557         switch (type) {
 558         case PTR_TO_MAP_VALUE:
 559         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
 560         case PTR_TO_STACK:
 561         case PTR_TO_CTX:
 562         case FRAME_PTR:
 563         case CONST_PTR_TO_MAP:
 564                 return true;
 565         default:
 566                 return false;
 567         }
 568 }
 569
 570 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
 571  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
 572  */
 573 static int check_stack_write(struct verifier_env *env,
 574                              struct verifier_state *state, int off,
 575                              int size, int value_regno, int insn_idx)
 576 {
 577         int i, spi = (MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE;
 578         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
 579          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
 580          */
 581
 582         if (value_regno >= 0 &&
 583             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
 584
 585                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
 586                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 587                         verbose("invalid size of register spill\n");
 588                         return -EACCES;
 589                 }
 590
 591                 /* save register state */
 592                 state->spilled_regs[spi] = state->regs[value_regno];
 593
 594                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 595                         if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] == STACK_MISC &&
 596                             !env->allow_ptr_leaks) {
 597                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
 598                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
 599
 600                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
 601                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
 602                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
 603                                  * (speculative store bypass)
 604                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
 605                                  * store of zero.
 606                                  */
 607                                 if (*poff && *poff != soff) {
 608                                         /* disallow programs where single insn stores
 609                                          * into two different stack slots, since verifier
 610                                          * cannot sanitize them
 611                                          */
 612                                         verbose("insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
 613                                                 insn_idx, *poff, soff);
 614                                         return -EINVAL;
 615                                 }
 616                                 *poff = soff;
 617                         }
 618                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_SPILL;
 619                 }
 620         } else {
 621                 /* regular write of data into stack */
 622                 state->spilled_regs[spi] = (struct reg_state) {};
 623
 624                 for (i = 0; i < size; i++)
 625                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_MISC;
 626         }
 627         return 0;
 628 }
 629
 630 static int check_stack_read(struct verifier_state *state, int off, int size,
 631                             int value_regno)
 632 {
 633         u8 *slot_type;
 634         int i;
 635
 636         slot_type = &state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off];
 637
 638         if (slot_type[0] == STACK_SPILL) {
 639                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 640                         verbose("invalid size of register spill\n");
 641                         return -EACCES;
 642                 }
 643                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 644                         if (slot_type[i] != STACK_SPILL) {
 645                                 verbose("corrupted spill memory\n");
 646                                 return -EACCES;
 647                         }
 648                 }
 649
 650                 if (value_regno >= 0)
 651                         /* restore register state from stack */
 652                         state->regs[value_regno] =
 653                                 state->spilled_regs[(MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE];
 654                 return 0;
 655         } else {
 656                 for (i = 0; i < size; i++) {
 657                         if (slot_type[i] != STACK_MISC) {
 658                                 verbose("invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
 659                                         off, i, size);
 660                                 return -EACCES;
 661                         }
 662                 }
 663                 if (value_regno >= 0)
 664                         /* have read misc data from the stack */
 665                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 666                 return 0;
 667         }
 668 }
 669
 670 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
 671 static int check_map_access(struct verifier_env *env, u32 regno, int off,
 672                             int size)
 673 {
 674         struct bpf_map *map = env->cur_state.regs[regno].map_ptr;
 675
 676         if (off < 0 || off + size > map->value_size) {
 677                 verbose("invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
 678                         map->value_size, off, size);
 679                 return -EACCES;
 680         }
 681         return 0;
 682 }
 683
 684 /* check access to 'struct bpf_context' fields */
 685 static int check_ctx_access(struct verifier_env *env, int off, int size,
 686                             enum bpf_access_type t)
 687 {
 688         if (env->prog->aux->ops->is_valid_access &&
 689             env->prog->aux->ops->is_valid_access(off, size, t))
 690                 return 0;
 691
 692         verbose("invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
 693         return -EACCES;
 694 }
 695
 696 static bool is_pointer_value(struct verifier_env *env, int regno)
 697 {
 698         if (env->allow_ptr_leaks)
 699                 return false;
 700
 701         switch (env->cur_state.regs[regno].type) {
 702         case UNKNOWN_VALUE:
 703         case CONST_IMM:
 704                 return false;
 705         default:
 706                 return true;
 707         }
 708 }
 709
 710 static bool is_ctx_reg(struct verifier_env *env, int regno)
 711 {
 712         const struct reg_state *reg = &env->cur_state.regs[regno];
 713
 714         return reg->type == PTR_TO_CTX;
 715 }
 716
 717 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
 718  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
 719  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
 720  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
 721  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
 722  */
 723 static int check_mem_access(struct verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
 724                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
 725                             int value_regno)
 726 {
 727         struct verifier_state *state = &env->cur_state;
 728         int size, err = 0;
 729
 730         if (state->regs[regno].type == PTR_TO_STACK)
 731                 off += state->regs[regno].imm;
 732
 733         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
 734         if (size < 0)
 735                 return size;
 736
 737         if (off % size != 0) {
 738                 verbose("misaligned access off %d size %d\n", off, size);
 739                 return -EACCES;
 740         }
 741
 742         if (state->regs[regno].type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
 743                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 744                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 745                         verbose("R%d leaks addr into map\n", value_regno);
 746                         return -EACCES;
 747                 }
 748                 err = check_map_access(env, regno, off, size);
 749                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 750                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 751
 752         } else if (state->regs[regno].type == PTR_TO_CTX) {
 753                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
 754                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
 755                         verbose("R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
 756                         return -EACCES;
 757                 }
 758                 err = check_ctx_access(env, off, size, t);
 759                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
 760                         mark_reg_unknown_value(state->regs, value_regno);
 761
 762         } else if (state->regs[regno].type == FRAME_PTR ||
 763                    state->regs[regno].type == PTR_TO_STACK) {
 764                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
 765                         verbose("invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
 766                         return -EACCES;
 767                 }
 768                 if (t == BPF_WRITE) {
 769                         if (!env->allow_ptr_leaks &&
 770                             state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off] == STACK_SPILL &&
 771                             size != BPF_REG_SIZE) {
 772                                 verbose("attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
 773                                 return -EACCES;
 774                         }
 775                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
 776                                                 value_regno, insn_idx);
 777                 } else {
 778                         err = check_stack_read(state, off, size, value_regno);
 779                 }
 780         } else {
 781                 verbose("R%d invalid mem access '%s'\n",
 782                         regno, reg_type_str[state->regs[regno].type]);
 783                 return -EACCES;
 784         }
 785         return err;
 786 }
 787
 788 static int check_xadd(struct verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
 789 {
 790         struct reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 791         int err;
 792
 793         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
 794             insn->imm != 0) {
 795                 verbose("BPF_XADD uses reserved fields\n");
 796                 return -EINVAL;
 797         }
 798
 799         /* check src1 operand */
 800         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
 801         if (err)
 802                 return err;
 803
 804         /* check src2 operand */
 805         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
 806         if (err)
 807                 return err;
 808
 809         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
 810                 verbose("R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
 811                 return -EACCES;
 812         }
 813
 814         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
 815                 verbose("BPF_XADD stores into R%d context is not allowed\n",
 816                         insn->dst_reg);
 817                 return -EACCES;
 818         }
 819
 820         /* check whether atomic_add can read the memory */
 821         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
 822                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
 823         if (err)
 824                 return err;
 825
 826         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
 827         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
 828                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
 829 }
 830
 831 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
 832  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
 833  * and all elements of stack are initialized
 834  */
 835 static int check_stack_boundary(struct verifier_env *env,
 836                                 int regno, int access_size)
 837 {
 838         struct verifier_state *state = &env->cur_state;
 839         struct reg_state *regs = state->regs;
 840         int off, i;
 841
 842         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK)
 843                 return -EACCES;
 844
 845         off = regs[regno].imm;
 846         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
 847             access_size <= 0) {
 848                 verbose("invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
 849                         regno, off, access_size);
 850                 return -EACCES;
 851         }
 852
 853         for (i = 0; i < access_size; i++) {
 854                 if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] != STACK_MISC) {
 855                         verbose("invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
 856                                 off, i, access_size);
 857                         return -EACCES;
 858                 }
 859         }
 860         return 0;
 861 }
 862
 863 static int check_func_arg(struct verifier_env *env, u32 regno,
 864                           enum bpf_arg_type arg_type, struct bpf_map **mapp)
 865 {
 866         struct reg_state *reg = env->cur_state.regs + regno;
 867         enum bpf_reg_type expected_type;
 868         int err = 0;
 869
 870         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
 871                 return 0;
 872
 873         if (reg->type == NOT_INIT) {
 874                 verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 875                 return -EACCES;
 876         }
 877
 878         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
 879                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
 880                         verbose("R%d leaks addr into helper function\n", regno);
 881                         return -EACCES;
 882                 }
 883                 return 0;
 884         }
 885
 886         if (arg_type == ARG_PTR_TO_STACK || arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
 887             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
 888                 expected_type = PTR_TO_STACK;
 889         } else if (arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE) {
 890                 expected_type = CONST_IMM;
 891         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
 892                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
 893         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
 894                 expected_type = PTR_TO_CTX;
 895         } else {
 896                 verbose("unsupported arg_type %d\n", arg_type);
 897                 return -EFAULT;
 898         }
 899
 900         if (reg->type != expected_type) {
 901                 verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
 902                         reg_type_str[reg->type], reg_type_str[expected_type]);
 903                 return -EACCES;
 904         }
 905
 906         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
 907                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
 908                 *mapp = reg->map_ptr;
 909
 910         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
 911                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
 912                  * check that [key, key + map->key_size) are within
 913                  * stack limits and initialized
 914                  */
 915                 if (!*mapp) {
 916                         /* in function declaration map_ptr must come before
 917                          * map_key, so that it's verified and known before
 918                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
 919                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
 920                          */
 921                         verbose("invalid map_ptr to access map->key\n");
 922                         return -EACCES;
 923                 }
 924                 err = check_stack_boundary(env, regno, (*mapp)->key_size);
 925
 926         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
 927                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
 928                  * check [value, value + map->value_size) validity
 929                  */
 930                 if (!*mapp) {
 931                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
 932                         verbose("invalid map_ptr to access map->value\n");
 933                         return -EACCES;
 934                 }
 935                 err = check_stack_boundary(env, regno, (*mapp)->value_size);
 936
 937         } else if (arg_type == ARG_CONST_STACK_SIZE) {
 938                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
 939                  * from stack pointer 'buf'. Check it
 940                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
 941                  */
 942                 if (regno == 0) {
 943                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
 944                         verbose("ARG_CONST_STACK_SIZE cannot be first argument\n");
 945                         return -EACCES;
 946                 }
 947                 err = check_stack_boundary(env, regno - 1, reg->imm);
 948         }
 949
 950         return err;
 951 }
 952
 953 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_map *map, int func_id)
 954 {
 955         if (!map)
 956                 return 0;
 957
 958         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
 959         switch (map->map_type) {
 960         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
 961                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
 962                         goto error;
 963                 break;
 964         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
 965                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
 966                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output)
 967                         goto error;
 968                 break;
 969         default:
 970                 break;
 971         }
 972
 973         /* ... and second from the function itself. */
 974         switch (func_id) {
 975         case BPF_FUNC_tail_call:
 976                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
 977                         goto error;
 978                 break;
 979         case BPF_FUNC_perf_event_read:
 980         case BPF_FUNC_perf_event_output:
 981                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
 982                         goto error;
 983                 break;
 984         default:
 985                 break;
 986         }
 987
 988         return 0;
 989 error:
 990         verbose("cannot pass map_type %d into func %d\n",
 991                 map->map_type, func_id);
 992         return -EINVAL;
 993 }
 994
 995 static int check_call(struct verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
 996 {
 997         struct verifier_state *state = &env->cur_state;
 998         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
 999         struct reg_state *regs = state->regs;
1000         struct bpf_map *map = NULL;
1001         struct reg_state *reg;
1002         int i, err;
1003
1004         /* find function prototype */
1005         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1006                 verbose("invalid func %d\n", func_id);
1007                 return -EINVAL;
1008         }
1009
1010         if (env->prog->aux->ops->get_func_proto)
1011                 fn = env->prog->aux->ops->get_func_proto(func_id);
1012
1013         if (!fn) {
1014                 verbose("unknown func %d\n", func_id);
1015                 return -EINVAL;
1016         }
1017
1018         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1019         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1020                 verbose("cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1021                 return -EINVAL;
1022         }
1023
1024         /* check args */
1025         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &map);
1026         if (err)
1027                 return err;
1028         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &map);
1029         if (err)
1030                 return err;
1031         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
1032                 if (map == NULL) {
1033                         verbose("verifier bug\n");
1034                         return -EINVAL;
1035                 }
1036                 env->insn_aux_data[insn_idx].map_ptr = map;
1037         }
1038         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &map);
1039         if (err)
1040                 return err;
1041         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &map);
1042         if (err)
1043                 return err;
1044         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &map);
1045         if (err)
1046                 return err;
1047
1048         /* reset caller saved regs */
1049         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1050                 reg = regs + caller_saved[i];
1051                 reg->type = NOT_INIT;
1052                 reg->imm = 0;
1053         }
1054
1055         /* update return register */
1056         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1057                 regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
1058         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1059                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1060         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1061                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1062                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1063                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1064                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1065                  */
1066                 if (map == NULL) {
1067                         verbose("kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1068                         return -EINVAL;
1069                 }
1070                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = map;
1071         } else {
1072                 verbose("unknown return type %d of func %d\n",
1073                         fn->ret_type, func_id);
1074                 return -EINVAL;
1075         }
1076
1077         err = check_map_func_compatibility(map, func_id);
1078         if (err)
1079                 return err;
1080
1081         return 0;
1082 }
1083
1084 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
1085 static int check_alu_op(struct verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1086 {
1087         struct reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1088         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1089         int err;
1090
1091         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
1092                 if (opcode == BPF_NEG) {
1093                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
1094                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
1095                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
1096                                 verbose("BPF_NEG uses reserved fields\n");
1097                                 return -EINVAL;
1098                         }
1099                 } else {
1100                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
1101                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
1102                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
1103                                 verbose("BPF_END uses reserved fields\n");
1104                                 return -EINVAL;
1105                         }
1106                 }
1107
1108                 /* check src operand */
1109                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1110                 if (err)
1111                         return err;
1112
1113                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1114                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1115                                 insn->dst_reg);
1116                         return -EACCES;
1117                 }
1118
1119                 /* check dest operand */
1120                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1121                 if (err)
1122                         return err;
1123
1124         } else if (opcode == BPF_MOV) {
1125
1126                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1127                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1128                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1129                                 return -EINVAL;
1130                         }
1131
1132                         /* check src operand */
1133                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1134                         if (err)
1135                                 return err;
1136                 } else {
1137                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1138                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
1139                                 return -EINVAL;
1140                         }
1141                 }
1142
1143                 /* check dest operand */
1144                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1145                 if (err)
1146                         return err;
1147
1148                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1149                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
1150                                 /* case: R1 = R2
1151                                  * copy register state to dest reg
1152                                  */
1153                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
1154                         } else {
1155                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1156                                         verbose("R%d partial copy of pointer\n",
1157                                                 insn->src_reg);
1158                                         return -EACCES;
1159                                 }
1160                                 regs[insn->dst_reg].type = UNKNOWN_VALUE;
1161                                 regs[insn->dst_reg].map_ptr = NULL;
1162                         }
1163                 } else if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ||
1164                            insn->imm >= 0) {
1165                         /* case: R = imm
1166                          * remember the value we stored into this reg
1167                          */
1168                         regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
1169                         regs[insn->dst_reg].imm = insn->imm;
1170                 }
1171
1172         } else if (opcode > BPF_END) {
1173                 verbose("invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
1174                 return -EINVAL;
1175
1176         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
1177
1178                 bool stack_relative = false;
1179
1180                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1181                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
1182                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
1183                                 return -EINVAL;
1184                         }
1185                         /* check src1 operand */
1186                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1187                         if (err)
1188                                 return err;
1189                 } else {
1190                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
1191                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
1192                                 return -EINVAL;
1193                         }
1194                 }
1195
1196                 /* check src2 operand */
1197                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1198                 if (err)
1199                         return err;
1200
1201                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
1202                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
1203                         verbose("div by zero\n");
1204                         return -EINVAL;
1205                 }
1206
1207                 if (opcode == BPF_ARSH && BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1208                         verbose("BPF_ARSH not supported for 32 bit ALU\n");
1209                         return -EINVAL;
1210                 }
1211
1212                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
1213                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1214                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
1215
1216                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
1217                                 verbose("invalid shift %d\n", insn->imm);
1218                                 return -EINVAL;
1219                         }
1220                 }
1221
1222                 /* pattern match 'bpf_add Rx, imm' instruction */
1223                 if (opcode == BPF_ADD && BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 &&
1224                     regs[insn->dst_reg].type == FRAME_PTR &&
1225                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
1226                         stack_relative = true;
1227                 } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1228                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1229                                 insn->dst_reg);
1230                         return -EACCES;
1231                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X &&
1232                            is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1233                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
1234                                 insn->src_reg);
1235                         return -EACCES;
1236                 }
1237
1238                 /* check dest operand */
1239                 err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1240                 if (err)
1241                         return err;
1242
1243                 if (stack_relative) {
1244                         regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_STACK;
1245                         regs[insn->dst_reg].imm = insn->imm;
1246                 }
1247         }
1248
1249         return 0;
1250 }
1251
1252 static int check_cond_jmp_op(struct verifier_env *env,
1253                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
1254 {
1255         struct reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1256         struct verifier_state *other_branch;
1257         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1258         int err;
1259
1260         if (opcode > BPF_EXIT) {
1261                 verbose("invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
1262                 return -EINVAL;
1263         }
1264
1265         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1266                 if (insn->imm != 0) {
1267                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
1268                         return -EINVAL;
1269                 }
1270
1271                 /* check src1 operand */
1272                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1273                 if (err)
1274                         return err;
1275
1276                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1277                         verbose("R%d pointer comparison prohibited\n",
1278                                 insn->src_reg);
1279                         return -EACCES;
1280                 }
1281         } else {
1282                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
1283                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
1284                         return -EINVAL;
1285                 }
1286         }
1287
1288         /* check src2 operand */
1289         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1290         if (err)
1291                 return err;
1292
1293         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
1294         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
1295             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
1296             regs[insn->dst_reg].type == CONST_IMM &&
1297             regs[insn->dst_reg].imm == insn->imm) {
1298                 if (opcode == BPF_JEQ) {
1299                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
1300                          * only follow the goto, ignore fall-through
1301                          */
1302                         *insn_idx += insn->off;
1303                         return 0;
1304                 } else {
1305                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
1306                          * only follow fall-through branch, since
1307                          * that's where the program will go
1308                          */
1309                         return 0;
1310                 }
1311         }
1312
1313         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
1314         if (!other_branch)
1315                 return -EFAULT;
1316
1317         /* detect if R == 0 where R is returned value from bpf_map_lookup_elem() */
1318         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
1319             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ ||
1320                                opcode == BPF_JNE) &&
1321             regs[insn->dst_reg].type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1322                 if (opcode == BPF_JEQ) {
1323                         /* next fallthrough insn can access memory via
1324                          * this register
1325                          */
1326                         regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
1327                         /* branch targer cannot access it, since reg == 0 */
1328                         other_branch->regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
1329                         other_branch->regs[insn->dst_reg].imm = 0;
1330                 } else {
1331                         other_branch->regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
1332                         regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
1333                         regs[insn->dst_reg].imm = 0;
1334                 }
1335         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
1336                 verbose("R%d pointer comparison prohibited\n", insn->dst_reg);
1337                 return -EACCES;
1338         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
1339                    (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)) {
1340
1341                 if (opcode == BPF_JEQ) {
1342                         /* detect if (R == imm) goto
1343                          * and in the target state recognize that R = imm
1344                          */
1345                         other_branch->regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
1346                         other_branch->regs[insn->dst_reg].imm = insn->imm;
1347                 } else {
1348                         /* detect if (R != imm) goto
1349                          * and in the fall-through state recognize that R = imm
1350                          */
1351                         regs[insn->dst_reg].type = CONST_IMM;
1352                         regs[insn->dst_reg].imm = insn->imm;
1353                 }
1354         }
1355         if (log_level)
1356                 print_verifier_state(env);
1357         return 0;
1358 }
1359
1360 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
1361 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
1362 {
1363         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
1364
1365         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
1366 }
1367
1368 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
1369 static int check_ld_imm(struct verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1370 {
1371         struct reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1372         int err;
1373
1374         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
1375                 verbose("invalid BPF_LD_IMM insn\n");
1376                 return -EINVAL;
1377         }
1378         if (insn->off != 0) {
1379                 verbose("BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
1380                 return -EINVAL;
1381         }
1382
1383         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP);
1384         if (err)
1385                 return err;
1386
1387         if (insn->src_reg == 0)
1388                 /* generic move 64-bit immediate into a register */
1389                 return 0;
1390
1391         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
1392         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
1393
1394         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
1395         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
1396         return 0;
1397 }
1398
1399 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
1400 {
1401         switch (type) {
1402         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
1403         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
1404         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
1405                 return true;
1406         default:
1407                 return false;
1408         }
1409 }
1410
1411 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
1412  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
1413  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
1414  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
1415  *
1416  * Implicit input:
1417  *   ctx == skb == R6 == CTX
1418  *
1419  * Explicit input:
1420  *   SRC == any register
1421  *   IMM == 32-bit immediate
1422  *
1423  * Output:
1424  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
1425  */
1426 static int check_ld_abs(struct verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1427 {
1428         struct reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1429         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
1430         struct reg_state *reg;
1431         int i, err;
1432
1433         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
1434                 verbose("BPF_LD_ABS|IND instructions not allowed for this program type\n");
1435                 return -EINVAL;
1436         }
1437
1438         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
1439             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
1440             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
1441                 verbose("BPF_LD_ABS uses reserved fields\n");
1442                 return -EINVAL;
1443         }
1444
1445         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
1446         err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_6, SRC_OP);
1447         if (err)
1448                 return err;
1449
1450         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
1451                 verbose("at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
1452                 return -EINVAL;
1453         }
1454
1455         if (mode == BPF_IND) {
1456                 /* check explicit source operand */
1457                 err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1458                 if (err)
1459                         return err;
1460         }
1461
1462         /* reset caller saved regs to unreadable */
1463         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1464                 reg = regs + caller_saved[i];
1465                 reg->type = NOT_INIT;
1466                 reg->imm = 0;
1467         }
1468
1469         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
1470          * the value fetched from the packet
1471          */
1472         regs[BPF_REG_0].type = UNKNOWN_VALUE;
1473         return 0;
1474 }
1475
1476 /* non-recursive DFS pseudo code
1477  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
1478  * 2      label v as discovered
1479  * 3      let S be a stack
1480  * 4      S.push(v)
1481  * 5      while S is not empty
1482  * 6            t <- S.pop()
1483  * 7            if t is what we're looking for:
1484  * 8                return t
1485  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
1486  * 10               if edge e is already labelled
1487  * 11                   continue with the next edge
1488  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
1489  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
1490  * 14                   label e as tree-edge
1491  * 15                   label w as discovered
1492  * 16                   S.push(w)
1493  * 17                   continue at 5
1494  * 18               else if vertex w is discovered
1495  * 19                   label e as back-edge
1496  * 20               else
1497  * 21                   // vertex w is explored
1498  * 22                   label e as forward- or cross-edge
1499  * 23           label t as explored
1500  * 24           S.pop()
1501  *
1502  * convention:
1503  * 0x10 - discovered
1504  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
1505  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
1506  * 0x20 - explored
1507  */
1508
1509 enum {
1510         DISCOVERED = 0x10,
1511         EXPLORED = 0x20,
1512         FALLTHROUGH = 1,
1513         BRANCH = 2,
1514 };
1515
1516 #define STATE_LIST_MARK ((struct verifier_state_list *) -1L)
1517
1518 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
1519 static int cur_stack;   /* current stack index */
1520 static int *insn_state;
1521
1522 /* t, w, e - match pseudo-code above:
1523  * t - index of current instruction
1524  * w - next instruction
1525  * e - edge
1526  */
1527 static int push_insn(int t, int w, int e, struct verifier_env *env)
1528 {
1529         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
1530                 return 0;
1531
1532         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
1533                 return 0;
1534
1535         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
1536                 verbose("jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
1537                 return -EINVAL;
1538         }
1539
1540         if (e == BRANCH)
1541                 /* mark branch target for state pruning */
1542                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
1543
1544         if (insn_state[w] == 0) {
1545                 /* tree-edge */
1546                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
1547                 insn_state[w] = DISCOVERED;
1548                 if (cur_stack >= env->prog->len)
1549                         return -E2BIG;
1550                 insn_stack[cur_stack++] = w;
1551                 return 1;
1552         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
1553                 verbose("back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
1554                 return -EINVAL;
1555         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
1556                 /* forward- or cross-edge */
1557                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
1558         } else {
1559                 verbose("insn state internal bug\n");
1560                 return -EFAULT;
1561         }
1562         return 0;
1563 }
1564
1565 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
1566  * loop == back-edge in directed graph
1567  */
1568 static int check_cfg(struct verifier_env *env)
1569 {
1570         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
1571         int insn_cnt = env->prog->len;
1572         int ret = 0;
1573         int i, t;
1574
1575         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
1576         if (!insn_state)
1577                 return -ENOMEM;
1578
1579         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
1580         if (!insn_stack) {
1581                 kfree(insn_state);
1582                 return -ENOMEM;
1583         }
1584
1585         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
1586         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
1587         cur_stack = 1;
1588
1589 peek_stack:
1590         if (cur_stack == 0)
1591                 goto check_state;
1592         t = insn_stack[cur_stack - 1];
1593
1594         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
1595                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
1596
1597                 if (opcode == BPF_EXIT) {
1598                         goto mark_explored;
1599                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
1600                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
1601                         if (ret == 1)
1602                                 goto peek_stack;
1603                         else if (ret < 0)
1604                                 goto err_free;
1605                 } else if (opcode == BPF_JA) {
1606                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
1607                                 ret = -EINVAL;
1608                                 goto err_free;
1609                         }
1610                         /* unconditional jump with single edge */
1611                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
1612                                         FALLTHROUGH, env);
1613                         if (ret == 1)
1614                                 goto peek_stack;
1615                         else if (ret < 0)
1616                                 goto err_free;
1617                         /* tell verifier to check for equivalent states
1618                          * after every call and jump
1619                          */
1620                         if (t + 1 < insn_cnt)
1621                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
1622                 } else {
1623                         /* conditional jump with two edges */
1624                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
1625                         if (ret == 1)
1626                                 goto peek_stack;
1627                         else if (ret < 0)
1628                                 goto err_free;
1629
1630                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
1631                         if (ret == 1)
1632                                 goto peek_stack;
1633                         else if (ret < 0)
1634                                 goto err_free;
1635                 }
1636         } else {
1637                 /* all other non-branch instructions with single
1638                  * fall-through edge
1639                  */
1640                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
1641                 if (ret == 1)
1642                         goto peek_stack;
1643                 else if (ret < 0)
1644                         goto err_free;
1645         }
1646
1647 mark_explored:
1648         insn_state[t] = EXPLORED;
1649         if (cur_stack-- <= 0) {
1650                 verbose("pop stack internal bug\n");
1651                 ret = -EFAULT;
1652                 goto err_free;
1653         }
1654         goto peek_stack;
1655
1656 check_state:
1657         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1658                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
1659                         verbose("unreachable insn %d\n", i);
1660                         ret = -EINVAL;
1661                         goto err_free;
1662                 }
1663         }
1664         ret = 0; /* cfg looks good */
1665
1666 err_free:
1667         kfree(insn_state);
1668         kfree(insn_stack);
1669         return ret;
1670 }
1671
1672 /* compare two verifier states
1673  *
1674  * all states stored in state_list are known to be valid, since
1675  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
1676  *
1677  * this function is called when verifier exploring different branches of
1678  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
1679  * more strict register state and more strict stack state then this execution
1680  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
1681  * concluded that more strict state leads to valid finish.
1682  *
1683  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
1684  * and explored stack state is more conservative than the current one.
1685  * Example:
1686  *       explored                   current
1687  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
1688  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
1689  *
1690  * In other words if current stack state (one being explored) has more
1691  * valid slots than old one that already passed validation, it means
1692  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
1693  *
1694  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
1695  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
1696  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
1697  */
1698 static bool states_equal(struct verifier_state *old, struct verifier_state *cur)
1699 {
1700         int i;
1701
1702         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1703                 if (memcmp(&old->regs[i], &cur->regs[i],
1704                            sizeof(old->regs[0])) != 0) {
1705                         if (old->regs[i].type == NOT_INIT ||
1706                             (old->regs[i].type == UNKNOWN_VALUE &&
1707                              cur->regs[i].type != NOT_INIT))
1708                                 continue;
1709                         return false;
1710                 }
1711         }
1712
1713         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i++) {
1714                 if (old->stack_slot_type[i] == STACK_INVALID)
1715                         continue;
1716                 if (old->stack_slot_type[i] != cur->stack_slot_type[i])
1717                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
1718                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
1719                          * this verifier states are not equivalent,
1720                          * return false to continue verification of this path
1721                          */
1722                         return false;
1723                 if (i % BPF_REG_SIZE)
1724                         continue;
1725                 if (memcmp(&old->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
1726                            &cur->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
1727                            sizeof(old->spilled_regs[0])))
1728                         /* when explored and current stack slot types are
1729                          * the same, check that stored pointers types
1730                          * are the same as well.
1731                          * Ex: explored safe path could have stored
1732                          * (struct reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -8}
1733                          * but current path has stored:
1734                          * (struct reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .imm = -16}
1735                          * such verifier states are not equivalent.
1736                          * return false to continue verification of this path
1737                          */
1738                         return false;
1739                 else
1740                         continue;
1741         }
1742         return true;
1743 }
1744
1745 static int is_state_visited(struct verifier_env *env, int insn_idx)
1746 {
1747         struct verifier_state_list *new_sl;
1748         struct verifier_state_list *sl;
1749
1750         sl = env->explored_states[insn_idx];
1751         if (!sl)
1752                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
1753                  * be doing state search here
1754                  */
1755                 return 0;
1756
1757         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
1758                 if (states_equal(&sl->state, &env->cur_state))
1759                         /* reached equivalent register/stack state,
1760                          * prune the search
1761                          */
1762                         return 1;
1763                 sl = sl->next;
1764         }
1765
1766         /* there were no equivalent states, remember current one.
1767          * technically the current state is not proven to be safe yet,
1768          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
1769          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
1770          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
1771          */
1772         new_sl = kmalloc(sizeof(struct verifier_state_list), GFP_USER);
1773         if (!new_sl)
1774                 return -ENOMEM;
1775
1776         /* add new state to the head of linked list */
1777         memcpy(&new_sl->state, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
1778         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
1779         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
1780         return 0;
1781 }
1782
1783 static int do_check(struct verifier_env *env)
1784 {
1785         struct verifier_state *state = &env->cur_state;
1786         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
1787         struct reg_state *regs = state->regs;
1788         int insn_cnt = env->prog->len;
1789         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
1790         int insn_processed = 0;
1791         bool do_print_state = false;
1792
1793         init_reg_state(regs);
1794         insn_idx = 0;
1795         for (;;) {
1796                 struct bpf_insn *insn;
1797                 u8 class;
1798                 int err;
1799
1800                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
1801                         verbose("invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
1802                                 insn_idx, insn_cnt);
1803                         return -EFAULT;
1804                 }
1805
1806                 insn = &insns[insn_idx];
1807                 class = BPF_CLASS(insn->code);
1808
1809                 if (++insn_processed > 32768) {
1810                         verbose("BPF program is too large. Proccessed %d insn\n",
1811                                 insn_processed);
1812                         return -E2BIG;
1813                 }
1814
1815                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
1816                 if (err < 0)
1817                         return err;
1818                 if (err == 1) {
1819                         /* found equivalent state, can prune the search */
1820                         if (log_level) {
1821                                 if (do_print_state)
1822                                         verbose("\nfrom %d to %d: safe\n",
1823                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
1824                                 else
1825                                         verbose("%d: safe\n", insn_idx);
1826                         }
1827                         goto process_bpf_exit;
1828                 }
1829
1830                 if (log_level && do_print_state) {
1831                         verbose("\nfrom %d to %d:", prev_insn_idx, insn_idx);
1832                         print_verifier_state(env);
1833                         do_print_state = false;
1834                 }
1835
1836                 if (log_level) {
1837                         verbose("%d: ", insn_idx);
1838                         print_bpf_insn(env, insn);
1839                 }
1840
1841                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
1842                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
1843                         err = check_alu_op(env, insn);
1844                         if (err)
1845                                 return err;
1846
1847                 } else if (class == BPF_LDX) {
1848                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
1849
1850                         /* check for reserved fields is already done */
1851
1852                         /* check src operand */
1853                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1854                         if (err)
1855                                 return err;
1856
1857                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
1858                         if (err)
1859                                 return err;
1860
1861                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
1862
1863                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
1864                          * the state of dst_reg will be updated by this func
1865                          */
1866                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
1867                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
1868                                                insn->dst_reg);
1869                         if (err)
1870                                 return err;
1871
1872                         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W &&
1873                             BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
1874                                 insn_idx++;
1875                                 continue;
1876                         }
1877
1878                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
1879
1880                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
1881                                 /* saw a valid insn
1882                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
1883                                  * save type to validate intersecting paths
1884                                  */
1885                                 *prev_src_type = src_reg_type;
1886
1887                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
1888                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
1889                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
1890                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
1891                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
1892                                  * with different pointer types:
1893                                  * src_reg == ctx in one branch and
1894                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
1895                                  * Reject it.
1896                                  */
1897                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
1898                                 return -EINVAL;
1899                         }
1900
1901                 } else if (class == BPF_STX) {
1902                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
1903
1904                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
1905                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
1906                                 if (err)
1907                                         return err;
1908                                 insn_idx++;
1909                                 continue;
1910                         }
1911
1912                         /* check src1 operand */
1913                         err = check_reg_arg(regs, insn->src_reg, SRC_OP);
1914                         if (err)
1915                                 return err;
1916                         /* check src2 operand */
1917                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1918                         if (err)
1919                                 return err;
1920
1921                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
1922
1923                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
1924                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1925                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
1926                                                insn->src_reg);
1927                         if (err)
1928                                 return err;
1929
1930                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
1931
1932                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
1933                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
1934                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
1935                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
1936                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
1937                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
1938                                 return -EINVAL;
1939                         }
1940
1941                 } else if (class == BPF_ST) {
1942                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
1943                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
1944                                 verbose("BPF_ST uses reserved fields\n");
1945                                 return -EINVAL;
1946                         }
1947                         /* check src operand */
1948                         err = check_reg_arg(regs, insn->dst_reg, SRC_OP);
1949                         if (err)
1950                                 return err;
1951
1952                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
1953                                 verbose("BPF_ST stores into R%d context is not allowed\n",
1954                                         insn->dst_reg);
1955                                 return -EACCES;
1956                         }
1957
1958                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
1959                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1960                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
1961                                                -1);
1962                         if (err)
1963                                 return err;
1964
1965                 } else if (class == BPF_JMP) {
1966                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1967
1968                         if (opcode == BPF_CALL) {
1969                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
1970                                     insn->off != 0 ||
1971                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
1972                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
1973                                         verbose("BPF_CALL uses reserved fields\n");
1974                                         return -EINVAL;
1975                                 }
1976
1977                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
1978                                 if (err)
1979                                         return err;
1980
1981                         } else if (opcode == BPF_JA) {
1982                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
1983                                     insn->imm != 0 ||
1984                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
1985                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
1986                                         verbose("BPF_JA uses reserved fields\n");
1987                                         return -EINVAL;
1988                                 }
1989
1990                                 insn_idx += insn->off + 1;
1991                                 continue;
1992
1993                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
1994                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
1995                                     insn->imm != 0 ||
1996                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
1997                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
1998                                         verbose("BPF_EXIT uses reserved fields\n");
1999                                         return -EINVAL;
2000                                 }
2001
2002                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
2003                                  * to return the value from eBPF program.
2004                                  * Make sure that it's readable at this time
2005                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
2006                                  * something into it earlier
2007                                  */
2008                                 err = check_reg_arg(regs, BPF_REG_0, SRC_OP);
2009                                 if (err)
2010                                         return err;
2011
2012                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
2013                                         verbose("R0 leaks addr as return value\n");
2014                                         return -EACCES;
2015                                 }
2016
2017 process_bpf_exit:
2018                                 insn_idx = pop_stack(env, &prev_insn_idx);
2019                                 if (insn_idx < 0) {
2020                                         break;
2021                                 } else {
2022                                         do_print_state = true;
2023                                         continue;
2024                                 }
2025                         } else {
2026                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
2027                                 if (err)
2028                                         return err;
2029                         }
2030                 } else if (class == BPF_LD) {
2031                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2032
2033                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
2034                                 err = check_ld_abs(env, insn);
2035                                 if (err)
2036                                         return err;
2037
2038                         } else if (mode == BPF_IMM) {
2039                                 err = check_ld_imm(env, insn);
2040                                 if (err)
2041                                         return err;
2042
2043                                 insn_idx++;
2044                                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
2045                         } else {
2046                                 verbose("invalid BPF_LD mode\n");
2047                                 return -EINVAL;
2048                         }
2049                 } else {
2050                         verbose("unknown insn class %d\n", class);
2051                         return -EINVAL;
2052                 }
2053
2054                 insn_idx++;
2055         }
2056
2057         return 0;
2058 }
2059
2060 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
2061  * replace them with actual map pointers
2062  */
2063 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct verifier_env *env)
2064 {
2065         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2066         int insn_cnt = env->prog->len;
2067         int i, j;
2068
2069         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
2070                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
2071                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
2072                         verbose("BPF_LDX uses reserved fields\n");
2073                         return -EINVAL;
2074                 }
2075
2076                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
2077                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
2078                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
2079                         verbose("BPF_STX uses reserved fields\n");
2080                         return -EINVAL;
2081                 }
2082
2083                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
2084                         struct bpf_map *map;
2085                         struct fd f;
2086
2087                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
2088                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
2089                             insn[1].off != 0) {
2090                                 verbose("invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
2091                                 return -EINVAL;
2092                         }
2093
2094                         if (insn->src_reg == 0)
2095                                 /* valid generic load 64-bit imm */
2096                                 goto next_insn;
2097
2098                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
2099                                 verbose("unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
2100                                 return -EINVAL;
2101                         }
2102
2103                         f = fdget(insn->imm);
2104                         map = __bpf_map_get(f);
2105                         if (IS_ERR(map)) {
2106                                 verbose("fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
2107                                         insn->imm);
2108                                 return PTR_ERR(map);
2109                         }
2110
2111                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2112                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
2113                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
2114
2115                         /* check whether we recorded this map already */
2116                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
2117                                 if (env->used_maps[j] == map) {
2118                                         fdput(f);
2119                                         goto next_insn;
2120                                 }
2121
2122                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
2123                                 fdput(f);
2124                                 return -E2BIG;
2125                         }
2126
2127                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
2128                          * the map will be released by release_maps() or it
2129                          * will be used by the valid program until it's unloaded
2130                          * and all maps are released in free_used_maps()
2131                          */
2132                         map = bpf_map_inc(map, false);
2133                         if (IS_ERR(map)) {
2134                                 fdput(f);
2135                                 return PTR_ERR(map);
2136                         }
2137                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
2138
2139                         fdput(f);
2140 next_insn:
2141                         insn++;
2142                         i++;
2143                 }
2144         }
2145
2146         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
2147          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
2148          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
2149          */
2150         return 0;
2151 }
2152
2153 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
2154 static void release_maps(struct verifier_env *env)
2155 {
2156         int i;
2157
2158         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
2159                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
2160 }
2161
2162 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
2163 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct verifier_env *env)
2164 {
2165         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2166         int insn_cnt = env->prog->len;
2167         int i;
2168
2169         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
2170                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
2171                         insn->src_reg = 0;
2172 }
2173
2174 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
2175  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
2176  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
2177  */
2178 static int adjust_insn_aux_data(struct verifier_env *env, u32 prog_len,
2179                                 u32 off, u32 cnt)
2180 {
2181         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
2182         int i;
2183
2184         if (cnt == 1)
2185                 return 0;
2186         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
2187         if (!new_data)
2188                 return -ENOMEM;
2189         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
2190         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
2191                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
2192         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
2193                 new_data[i].seen = true;
2194         env->insn_aux_data = new_data;
2195         vfree(old_data);
2196         return 0;
2197 }
2198
2199 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct verifier_env *env, u32 off,
2200                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
2201 {
2202         struct bpf_prog *new_prog;
2203
2204         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
2205         if (!new_prog)
2206                 return NULL;
2207         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
2208                 return NULL;
2209         return new_prog;
2210 }
2211
2212 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not explore
2213  * branches that are dead at run time. Malicious programs can have dead code
2214  * too. Therefore replace all dead at-run-time code with nops.
2215  */
2216 static void sanitize_dead_code(struct verifier_env *env)
2217 {
2218         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
2219         struct bpf_insn nop = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_0);
2220         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2221         const int insn_cnt = env->prog->len;
2222         int i;
2223
2224         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
2225                 if (aux_data[i].seen)
2226                         continue;
2227                 memcpy(insn + i, &nop, sizeof(nop));
2228         }
2229 }
2230
2231 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
2232  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
2233  */
2234 static int convert_ctx_accesses(struct verifier_env *env)
2235 {
2236         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2237         const int insn_cnt = env->prog->len;
2238         struct bpf_insn insn_buf[16];
2239         struct bpf_prog *new_prog;
2240         enum bpf_access_type type;
2241         int i, delta = 0;
2242
2243         if (!env->prog->aux->ops->convert_ctx_access)
2244                 return 0;
2245
2246         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
2247                 u32 cnt;
2248
2249                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
2250                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
2251                         type = BPF_READ;
2252                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
2253                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
2254                         type = BPF_WRITE;
2255                 else
2256                         continue;
2257
2258                 if (type == BPF_WRITE &&
2259                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
2260                         struct bpf_insn patch[] = {
2261                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
2262                                  * There are no memory dependencies for this store,
2263                                  * since it's only using frame pointer and immediate
2264                                  * constant of zero
2265                                  */
2266                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
2267                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
2268                                            0),
2269                                 /* the original STX instruction will immediately
2270                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
2271                                  */
2272                                 *insn,
2273                         };
2274
2275                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
2276                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
2277                         if (!new_prog)
2278                                 return -ENOMEM;
2279
2280                         delta    += cnt - 1;
2281                         env->prog = new_prog;
2282                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
2283                         continue;
2284                 }
2285
2286                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
2287                         continue;
2288
2289                 cnt = env->prog->aux->ops->
2290                         convert_ctx_access(type, insn->dst_reg, insn->src_reg,
2291                                            insn->off, insn_buf, env->prog);
2292                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
2293                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
2294                         return -EINVAL;
2295                 }
2296
2297                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
2298                 if (!new_prog)
2299                         return -ENOMEM;
2300
2301                 delta += cnt - 1;
2302
2303                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
2304                 env->prog = new_prog;
2305                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
2306         }
2307
2308         return 0;
2309 }
2310
2311 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
2312  *
2313  * this function is called after eBPF program passed verification
2314  */
2315 static int fixup_bpf_calls(struct verifier_env *env)
2316 {
2317         struct bpf_prog *prog = env->prog;
2318         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
2319         const struct bpf_func_proto *fn;
2320         const int insn_cnt = prog->len;
2321         struct bpf_insn insn_buf[16];
2322         struct bpf_prog *new_prog;
2323         struct bpf_map *map_ptr;
2324         int i, cnt, delta = 0;
2325
2326         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
2327                 if (insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
2328                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
2329                         /* due to JIT bugs clear upper 32-bits of src register
2330                          * before div/mod operation
2331                          */
2332                         insn_buf[0] = BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg);
2333                         insn_buf[1] = *insn;
2334                         cnt = 2;
2335                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
2336                         if (!new_prog)
2337                                 return -ENOMEM;
2338
2339                         delta    += cnt - 1;
2340                         env->prog = prog = new_prog;
2341                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
2342                         continue;
2343                 }
2344
2345                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
2346                         continue;
2347
2348                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
2349                         prog->dst_needed = 1;
2350                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
2351                         bpf_user_rnd_init_once();
2352                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
2353                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
2354                          * conditional branch in the interpeter for every normal
2355                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
2356                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
2357                          */
2358                         insn->imm = 0;
2359                         insn->code |= BPF_X;
2360
2361                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
2362                          * emit two extra insns:
2363                          * if (index >= max_entries) goto out;
2364                          * index &= array->index_mask;
2365                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
2366                          */
2367                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
2368                         if (!map_ptr->unpriv_array)
2369                                 continue;
2370                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
2371                                                   map_ptr->max_entries, 2);
2372                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
2373                                                     container_of(map_ptr,
2374                                                                  struct bpf_array,
2375                                                                  map)->index_mask);
2376                         insn_buf[2] = *insn;
2377                         cnt = 3;
2378                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
2379                         if (!new_prog)
2380                                 return -ENOMEM;
2381
2382                         delta    += cnt - 1;
2383                         env->prog = prog = new_prog;
2384                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
2385                         continue;
2386                 }
2387
2388                 fn = prog->aux->ops->get_func_proto(insn->imm);
2389                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
2390                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
2391                  */
2392                 if (!fn->func) {
2393                         verbose("kernel subsystem misconfigured func %d\n",
2394                                 insn->imm);
2395                         return -EFAULT;
2396                 }
2397                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
2398         }
2399
2400         return 0;
2401 }
2402
2403 static void free_states(struct verifier_env *env)
2404 {
2405         struct verifier_state_list *sl, *sln;
2406         int i;
2407
2408         if (!env->explored_states)
2409                 return;
2410
2411         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
2412                 sl = env->explored_states[i];
2413
2414                 if (sl)
2415                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
2416                                 sln = sl->next;
2417                                 kfree(sl);
2418                                 sl = sln;
2419                         }
2420         }
2421
2422         kfree(env->explored_states);
2423 }
2424
2425 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
2426 {
2427         char __user *log_ubuf = NULL;
2428         struct verifier_env *env;
2429         int ret = -EINVAL;
2430
2431         if ((*prog)->len <= 0 || (*prog)->len > BPF_MAXINSNS)
2432                 return -E2BIG;
2433
2434         /* 'struct verifier_env' can be global, but since it's not small,
2435          * allocate/free it every time bpf_check() is called
2436          */
2437         env = kzalloc(sizeof(struct verifier_env), GFP_KERNEL);
2438         if (!env)
2439                 return -ENOMEM;
2440
2441         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
2442                                      (*prog)->len);
2443         ret = -ENOMEM;
2444         if (!env->insn_aux_data)
2445                 goto err_free_env;
2446         env->prog = *prog;
2447
2448         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
2449         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
2450
2451         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
2452                 /* user requested verbose verifier output
2453                  * and supplied buffer to store the verification trace
2454                  */
2455                 log_level = attr->log_level;
2456                 log_ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
2457                 log_size = attr->log_size;
2458                 log_len = 0;
2459
2460                 ret = -EINVAL;
2461                 /* log_* values have to be sane */
2462                 if (log_size < 128 || log_size > UINT_MAX >> 8 ||
2463                     log_level == 0 || log_ubuf == NULL)
2464                         goto err_unlock;
2465
2466                 ret = -ENOMEM;
2467                 log_buf = vmalloc(log_size);
2468                 if (!log_buf)
2469                         goto err_unlock;
2470         } else {
2471                 log_level = 0;
2472         }
2473
2474         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
2475         if (ret < 0)
2476                 goto skip_full_check;
2477
2478         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
2479                                        sizeof(struct verifier_state_list *),
2480                                        GFP_USER);
2481         ret = -ENOMEM;
2482         if (!env->explored_states)
2483                 goto skip_full_check;
2484
2485         ret = check_cfg(env);
2486         if (ret < 0)
2487                 goto skip_full_check;
2488
2489         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
2490
2491         ret = do_check(env);
2492
2493 skip_full_check:
2494         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
2495         free_states(env);
2496
2497         if (ret == 0)
2498                 sanitize_dead_code(env);
2499
2500         if (ret == 0)
2501                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
2502                 ret = convert_ctx_accesses(env);
2503
2504         if (ret == 0)
2505                 ret = fixup_bpf_calls(env);
2506
2507         if (log_level && log_len >= log_size - 1) {
2508                 BUG_ON(log_len >= log_size);
2509                 /* verifier log exceeded user supplied buffer */
2510                 ret = -ENOSPC;
2511                 /* fall through to return what was recorded */
2512         }
2513
2514         /* copy verifier log back to user space including trailing zero */
2515         if (log_level && copy_to_user(log_ubuf, log_buf, log_len + 1) != 0) {
2516                 ret = -EFAULT;
2517                 goto free_log_buf;
2518         }
2519
2520         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
2521                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
2522                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
2523                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
2524                                                           GFP_KERNEL);
2525
2526                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
2527                         ret = -ENOMEM;
2528                         goto free_log_buf;
2529                 }
2530
2531                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
2532                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
2533                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
2534
2535                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
2536                  * bpf_ld_imm64 instructions
2537                  */
2538                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
2539         }
2540
2541 free_log_buf:
2542         if (log_level)
2543                 vfree(log_buf);
2544         if (!env->prog->aux->used_maps)
2545                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
2546                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
2547                  */
2548                 release_maps(env);
2549         *prog = env->prog;
2550 err_unlock:
2551         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
2552         vfree(env->insn_aux_data);
2553 err_free_env:
2554         kfree(env);
2555         return ret;
2556 }