OSDN Git Service

ceph: fix use-after-free on symlink traversal
[uclinux-h8/linux.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
2  * Copyright (c) 2016 Facebook
3  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
12  * General Public License for more details.
13  */
14 #include <uapi/linux/btf.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/types.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/bpf.h>
19 #include <linux/btf.h>
20 #include <linux/bpf_verifier.h>
21 #include <linux/filter.h>
22 #include <net/netlink.h>
23 #include <linux/file.h>
24 #include <linux/vmalloc.h>
25 #include <linux/stringify.h>
26 #include <linux/bsearch.h>
27 #include <linux/sort.h>
28 #include <linux/perf_event.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30
31 #include "disasm.h"
32
33 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
34 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
35         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
36 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
37 #include <linux/bpf_types.h>
38 #undef BPF_PROG_TYPE
39 #undef BPF_MAP_TYPE
40 };
41
42 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
43  * instruction by instruction and updates register/stack state.
44  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
45  *
46  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
47  * It rejects the following programs:
48  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
49  * - if loop is present (detected via back-edge)
50  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
51  * - out of bounds or malformed jumps
52  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
53  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
54  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
55  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
56  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
57  *
58  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
59  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
60  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
61  * copied to R1.
62  *
63  * All registers are 64-bit.
64  * R0 - return register
65  * R1-R5 argument passing registers
66  * R6-R9 callee saved registers
67  * R10 - frame pointer read-only
68  *
69  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
70  * and has type PTR_TO_CTX.
71  *
72  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
73  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
74  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
75  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
76  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
77  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
78  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
79  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
80  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
81  *
82  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
83  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
84  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
85  *
86  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
87  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
88  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
89  *
90  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
91  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
92  *
93  * registers used to pass values to function calls are checked against
94  * function argument constraints.
95  *
96  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
97  * It means that the register type passed to this function must be
98  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
99  * 'pointer to map element key'
100  *
101  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
102  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
103  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
104  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
105  *
106  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
107  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
108  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
109  * the helper function as a pointer to map element key.
110  *
111  * On the kernel side the helper function looks like:
112  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
113  * {
114  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
115  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
116  *    void *value;
117  *
118  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
119  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
120  *    the stack of eBPF program.
121  * }
122  *
123  * Corresponding eBPF program may look like:
124  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
125  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
126  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
127  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
128  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
129  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
130  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
131  *
132  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
133  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
134  * and were initialized prior to this call.
135  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
136  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
137  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
138  * returns ether pointer to map value or NULL.
139  *
140  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
141  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
142  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
143  * branch. See check_cond_jmp_op().
144  *
145  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
146  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
147  *
148  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
149  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
150  * the BPF program:
151  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
152  *
153  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
154  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
155  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
156  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
157  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
158  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
159  *
160  * For each helper function that allocates a reference, such as
161  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
162  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
163  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
164  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
165  */
166
167 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
168 struct bpf_verifier_stack_elem {
169         /* verifer state is 'st'
170          * before processing instruction 'insn_idx'
171          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
172          */
173         struct bpf_verifier_state st;
174         int insn_idx;
175         int prev_insn_idx;
176         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
177 };
178
179 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
180 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
181 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
182
183 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
184 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
185                                           POISON_POINTER_DELTA))
186 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
187
188 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
189 {
190         return BPF_MAP_PTR(aux->map_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
191 }
192
193 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
194 {
195         return aux->map_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
196 }
197
198 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
199                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
200 {
201         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
202         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
203         aux->map_state = (unsigned long)map |
204                          (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
205 }
206
207 struct bpf_call_arg_meta {
208         struct bpf_map *map_ptr;
209         bool raw_mode;
210         bool pkt_access;
211         int regno;
212         int access_size;
213         s64 msize_smax_value;
214         u64 msize_umax_value;
215         int ptr_id;
216         int func_id;
217 };
218
219 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
220
221 static const struct bpf_line_info *
222 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
223 {
224         const struct bpf_line_info *linfo;
225         const struct bpf_prog *prog;
226         u32 i, nr_linfo;
227
228         prog = env->prog;
229         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
230
231         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
232                 return NULL;
233
234         linfo = prog->aux->linfo;
235         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
236                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
237                         break;
238
239         return &linfo[i - 1];
240 }
241
242 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
243                        va_list args)
244 {
245         unsigned int n;
246
247         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
248
249         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
250                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
251
252         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
253         log->kbuf[n] = '\0';
254
255         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
256                 log->len_used += n;
257         else
258                 log->ubuf = NULL;
259 }
260
261 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
262  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
263  * so the user can figure out what's wrong with the program
264  */
265 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
266                                            const char *fmt, ...)
267 {
268         va_list args;
269
270         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
271                 return;
272
273         va_start(args, fmt);
274         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
275         va_end(args);
276 }
277 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
278
279 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
280 {
281         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
282         va_list args;
283
284         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
285                 return;
286
287         va_start(args, fmt);
288         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
289         va_end(args);
290 }
291
292 static const char *ltrim(const char *s)
293 {
294         while (isspace(*s))
295                 s++;
296
297         return s;
298 }
299
300 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
301                                          u32 insn_off,
302                                          const char *prefix_fmt, ...)
303 {
304         const struct bpf_line_info *linfo;
305
306         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
307                 return;
308
309         linfo = find_linfo(env, insn_off);
310         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
311                 return;
312
313         if (prefix_fmt) {
314                 va_list args;
315
316                 va_start(args, prefix_fmt);
317                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
318                 va_end(args);
319         }
320
321         verbose(env, "%s\n",
322                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
323                                          linfo->line_off)));
324
325         env->prev_linfo = linfo;
326 }
327
328 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
329 {
330         return type == PTR_TO_PACKET ||
331                type == PTR_TO_PACKET_META;
332 }
333
334 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
335 {
336         return type == PTR_TO_SOCKET ||
337                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
338                 type == PTR_TO_TCP_SOCK;
339 }
340
341 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
342 {
343         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
344                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
345                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
346                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
347 }
348
349 static bool type_is_refcounted(enum bpf_reg_type type)
350 {
351         return type == PTR_TO_SOCKET;
352 }
353
354 static bool type_is_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
355 {
356         return type == PTR_TO_SOCKET || type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
357 }
358
359 static bool reg_is_refcounted(const struct bpf_reg_state *reg)
360 {
361         return type_is_refcounted(reg->type);
362 }
363
364 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
365 {
366         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
367                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
368 }
369
370 static bool reg_is_refcounted_or_null(const struct bpf_reg_state *reg)
371 {
372         return type_is_refcounted_or_null(reg->type);
373 }
374
375 static bool arg_type_is_refcounted(enum bpf_arg_type type)
376 {
377         return type == ARG_PTR_TO_SOCKET;
378 }
379
380 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
381  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
382  * released by release_reference().
383  */
384 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
385 {
386         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
387 }
388
389 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
390 {
391         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
392                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp;
393 }
394
395 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
396 static const char * const reg_type_str[] = {
397         [NOT_INIT]              = "?",
398         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
399         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
400         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
401         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
402         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
403         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
404         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
405         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
406         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
407         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
408         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
409         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
410         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
411         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
412         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
413         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
414 };
415
416 static char slot_type_char[] = {
417         [STACK_INVALID] = '?',
418         [STACK_SPILL]   = 'r',
419         [STACK_MISC]    = 'm',
420         [STACK_ZERO]    = '0',
421 };
422
423 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
424                            enum bpf_reg_liveness live)
425 {
426         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
427             verbose(env, "_");
428         if (live & REG_LIVE_READ)
429                 verbose(env, "r");
430         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
431                 verbose(env, "w");
432         if (live & REG_LIVE_DONE)
433                 verbose(env, "D");
434 }
435
436 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
437                                    const struct bpf_reg_state *reg)
438 {
439         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
440
441         return cur->frame[reg->frameno];
442 }
443
444 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
445                                  const struct bpf_func_state *state)
446 {
447         const struct bpf_reg_state *reg;
448         enum bpf_reg_type t;
449         int i;
450
451         if (state->frameno)
452                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
453         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
454                 reg = &state->regs[i];
455                 t = reg->type;
456                 if (t == NOT_INIT)
457                         continue;
458                 verbose(env, " R%d", i);
459                 print_liveness(env, reg->live);
460                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
461                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
462                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
463                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
464                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
465                         if (t == PTR_TO_STACK)
466                                 verbose(env, ",call_%d", func(env, reg)->callsite);
467                 } else {
468                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
469                         if (t != SCALAR_VALUE)
470                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
471                         if (type_is_pkt_pointer(t))
472                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
473                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
474                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
475                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
476                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
477                                         reg->map_ptr->key_size,
478                                         reg->map_ptr->value_size);
479                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
480                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
481                                  * could be a pointer whose offset is too big
482                                  * for reg->off
483                                  */
484                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
485                         } else {
486                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
487                                     reg->smin_value != S64_MIN)
488                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
489                                                 (long long)reg->smin_value);
490                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
491                                     reg->smax_value != S64_MAX)
492                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
493                                                 (long long)reg->smax_value);
494                                 if (reg->umin_value != 0)
495                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
496                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
497                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
498                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
499                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
500                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
501                                         char tn_buf[48];
502
503                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
504                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
505                                 }
506                         }
507                         verbose(env, ")");
508                 }
509         }
510         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
511                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
512                 bool valid = false;
513                 int j;
514
515                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
516                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
517                                 valid = true;
518                         types_buf[j] = slot_type_char[
519                                         state->stack[i].slot_type[j]];
520                 }
521                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
522                 if (!valid)
523                         continue;
524                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
525                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
526                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
527                         verbose(env, "=%s",
528                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
529                 else
530                         verbose(env, "=%s", types_buf);
531         }
532         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
533                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
534                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
535                         if (state->refs[i].id)
536                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
537         }
538         verbose(env, "\n");
539 }
540
541 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
542 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
543                                const struct bpf_func_state *src)        \
544 {                                                                       \
545         if (!src->FIELD)                                                \
546                 return 0;                                               \
547         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
548                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
549                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
550                 return -EFAULT;                                         \
551         }                                                               \
552         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
553                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
554         return 0;                                                       \
555 }
556 /* copy_reference_state() */
557 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
558 /* copy_stack_state() */
559 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
560 #undef COPY_STATE_FN
561
562 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
563 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
564                                   bool copy_old)                        \
565 {                                                                       \
566         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
567         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
568         int slot = size / SIZE;                                         \
569                                                                         \
570         if (size <= old_size || !size) {                                \
571                 if (copy_old)                                           \
572                         return 0;                                       \
573                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
574                 if (!size && old_size) {                                \
575                         kfree(state->FIELD);                            \
576                         state->FIELD = NULL;                            \
577                 }                                                       \
578                 return 0;                                               \
579         }                                                               \
580         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
581                                     GFP_KERNEL);                        \
582         if (!new_##FIELD)                                               \
583                 return -ENOMEM;                                         \
584         if (copy_old) {                                                 \
585                 if (state->FIELD)                                       \
586                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
587                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
588                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
589                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
590         }                                                               \
591         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
592         kfree(state->FIELD);                                            \
593         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
594         return 0;                                                       \
595 }
596 /* realloc_reference_state() */
597 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
598 /* realloc_stack_state() */
599 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
600 #undef REALLOC_STATE_FN
601
602 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
603  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
604  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
605  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
606  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
607  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
608  */
609 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
610                               int refs_size, bool copy_old)
611 {
612         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
613         if (err)
614                 return err;
615         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
616 }
617
618 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
619  * this new pointer reference.
620  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
621  * On failure, returns a negative errno.
622  */
623 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
624 {
625         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
626         int new_ofs = state->acquired_refs;
627         int id, err;
628
629         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
630         if (err)
631                 return err;
632         id = ++env->id_gen;
633         state->refs[new_ofs].id = id;
634         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
635
636         return id;
637 }
638
639 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
640 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
641 {
642         int i, last_idx;
643
644         last_idx = state->acquired_refs - 1;
645         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
646                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
647                         if (last_idx && i != last_idx)
648                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
649                                        sizeof(*state->refs));
650                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
651                         state->acquired_refs--;
652                         return 0;
653                 }
654         }
655         return -EINVAL;
656 }
657
658 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
659                                     struct bpf_func_state *src)
660 {
661         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
662         if (err)
663                 return err;
664         err = copy_reference_state(dst, src);
665         if (err)
666                 return err;
667         return 0;
668 }
669
670 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
671 {
672         if (!state)
673                 return;
674         kfree(state->refs);
675         kfree(state->stack);
676         kfree(state);
677 }
678
679 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
680                                 bool free_self)
681 {
682         int i;
683
684         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
685                 free_func_state(state->frame[i]);
686                 state->frame[i] = NULL;
687         }
688         if (free_self)
689                 kfree(state);
690 }
691
692 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
693  * when necessary to accommodate larger src stack
694  */
695 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
696                            const struct bpf_func_state *src)
697 {
698         int err;
699
700         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
701                                  false);
702         if (err)
703                 return err;
704         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
705         err = copy_reference_state(dst, src);
706         if (err)
707                 return err;
708         return copy_stack_state(dst, src);
709 }
710
711 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
712                                const struct bpf_verifier_state *src)
713 {
714         struct bpf_func_state *dst;
715         int i, err;
716
717         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
718         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
719                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
720                 dst_state->frame[i] = NULL;
721         }
722         dst_state->speculative = src->speculative;
723         dst_state->curframe = src->curframe;
724         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
725         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
726                 dst = dst_state->frame[i];
727                 if (!dst) {
728                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
729                         if (!dst)
730                                 return -ENOMEM;
731                         dst_state->frame[i] = dst;
732                 }
733                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
734                 if (err)
735                         return err;
736         }
737         return 0;
738 }
739
740 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
741                      int *insn_idx)
742 {
743         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
744         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
745         int err;
746
747         if (env->head == NULL)
748                 return -ENOENT;
749
750         if (cur) {
751                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
752                 if (err)
753                         return err;
754         }
755         if (insn_idx)
756                 *insn_idx = head->insn_idx;
757         if (prev_insn_idx)
758                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
759         elem = head->next;
760         free_verifier_state(&head->st, false);
761         kfree(head);
762         env->head = elem;
763         env->stack_size--;
764         return 0;
765 }
766
767 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
768                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
769                                              bool speculative)
770 {
771         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
772         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
773         int err;
774
775         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
776         if (!elem)
777                 goto err;
778
779         elem->insn_idx = insn_idx;
780         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
781         elem->next = env->head;
782         env->head = elem;
783         env->stack_size++;
784         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
785         if (err)
786                 goto err;
787         elem->st.speculative |= speculative;
788         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
789                 verbose(env, "BPF program is too complex\n");
790                 goto err;
791         }
792         return &elem->st;
793 err:
794         free_verifier_state(env->cur_state, true);
795         env->cur_state = NULL;
796         /* pop all elements and return */
797         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
798         return NULL;
799 }
800
801 #define CALLER_SAVED_REGS 6
802 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
803         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
804 };
805
806 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
807
808 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
809  * known to have the value @imm.
810  */
811 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
812 {
813         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
814         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
815                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
816         reg->var_off = tnum_const(imm);
817         reg->smin_value = (s64)imm;
818         reg->smax_value = (s64)imm;
819         reg->umin_value = imm;
820         reg->umax_value = imm;
821 }
822
823 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
824  * used only on registers holding a pointer type.
825  */
826 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
827 {
828         __mark_reg_known(reg, 0);
829 }
830
831 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
832 {
833         __mark_reg_known(reg, 0);
834         reg->type = SCALAR_VALUE;
835 }
836
837 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
838                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
839 {
840         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
841                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
842                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
843                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
844                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
845                 return;
846         }
847         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
848 }
849
850 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
851 {
852         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
853 }
854
855 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
856 {
857         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
858                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
859 }
860
861 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
862 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
863                                     enum bpf_reg_type which)
864 {
865         /* The register can already have a range from prior markings.
866          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
867          * origin.
868          */
869         return reg->type == which &&
870                reg->id == 0 &&
871                reg->off == 0 &&
872                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
873 }
874
875 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
876 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
877 {
878         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
879         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
880                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
881         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
882         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
883                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
884         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
885         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
886                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
887 }
888
889 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
890 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
891 {
892         /* Learn sign from signed bounds.
893          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
894          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
895          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
896          */
897         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
898                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
899                                                           reg->umin_value);
900                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
901                                                           reg->umax_value);
902                 return;
903         }
904         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
905          * boundary, so we must be careful.
906          */
907         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
908                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
909                  * is positive, hence safe.
910                  */
911                 reg->smin_value = reg->umin_value;
912                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
913                                                           reg->umax_value);
914         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
915                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
916                  * is negative, hence safe.
917                  */
918                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
919                                                           reg->umin_value);
920                 reg->smax_value = reg->umax_value;
921         }
922 }
923
924 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
925 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
926 {
927         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
928                                       tnum_range(reg->umin_value,
929                                                  reg->umax_value));
930 }
931
932 /* Reset the min/max bounds of a register */
933 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
934 {
935         reg->smin_value = S64_MIN;
936         reg->smax_value = S64_MAX;
937         reg->umin_value = 0;
938         reg->umax_value = U64_MAX;
939 }
940
941 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
942 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
943 {
944         /*
945          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
946          * padding between 'type' and union
947          */
948         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
949         reg->type = SCALAR_VALUE;
950         reg->var_off = tnum_unknown;
951         reg->frameno = 0;
952         __mark_reg_unbounded(reg);
953 }
954
955 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
956                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
957 {
958         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
959                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
960                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
961                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
962                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
963                 return;
964         }
965         __mark_reg_unknown(regs + regno);
966 }
967
968 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
969 {
970         __mark_reg_unknown(reg);
971         reg->type = NOT_INIT;
972 }
973
974 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
975                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
976 {
977         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
978                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
979                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
980                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
981                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
982                 return;
983         }
984         __mark_reg_not_init(regs + regno);
985 }
986
987 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
988                            struct bpf_func_state *state)
989 {
990         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
991         int i;
992
993         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
994                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
995                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
996                 regs[i].parent = NULL;
997         }
998
999         /* frame pointer */
1000         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1001         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1002         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1003
1004         /* 1st arg to a function */
1005         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
1006         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
1007 }
1008
1009 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1010 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1011                             struct bpf_func_state *state,
1012                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1013 {
1014         state->callsite = callsite;
1015         state->frameno = frameno;
1016         state->subprogno = subprogno;
1017         init_reg_state(env, state);
1018 }
1019
1020 enum reg_arg_type {
1021         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1022         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1023         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1024 };
1025
1026 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1027 {
1028         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1029                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1030 }
1031
1032 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1033 {
1034         struct bpf_subprog_info *p;
1035
1036         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1037                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1038         if (!p)
1039                 return -ENOENT;
1040         return p - env->subprog_info;
1041
1042 }
1043
1044 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1045 {
1046         int insn_cnt = env->prog->len;
1047         int ret;
1048
1049         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1050                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1051                 return -EINVAL;
1052         }
1053         ret = find_subprog(env, off);
1054         if (ret >= 0)
1055                 return 0;
1056         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1057                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1058                 return -E2BIG;
1059         }
1060         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1061         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1062              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1063         return 0;
1064 }
1065
1066 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1067 {
1068         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1069         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1070         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1071         int insn_cnt = env->prog->len;
1072
1073         /* Add entry function. */
1074         ret = add_subprog(env, 0);
1075         if (ret < 0)
1076                 return ret;
1077
1078         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1079         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1080                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1081                         continue;
1082                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1083                         continue;
1084                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1085                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1086                         return -EPERM;
1087                 }
1088                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1089                 if (ret < 0)
1090                         return ret;
1091         }
1092
1093         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1094          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1095          */
1096         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1097
1098         if (env->log.level > 1)
1099                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1100                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1101
1102         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1103         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1104         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1105         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1106                 u8 code = insn[i].code;
1107
1108                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1109                         goto next;
1110                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1111                         goto next;
1112                 off = i + insn[i].off + 1;
1113                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1114                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1115                         return -EINVAL;
1116                 }
1117 next:
1118                 if (i == subprog_end - 1) {
1119                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1120                          * the last insn of the subprog should be either exit
1121                          * or unconditional jump back
1122                          */
1123                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1124                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1125                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1126                                 return -EINVAL;
1127                         }
1128                         subprog_start = subprog_end;
1129                         cur_subprog++;
1130                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1131                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1132                 }
1133         }
1134         return 0;
1135 }
1136
1137 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1138  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1139  */
1140 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1141                          const struct bpf_reg_state *state,
1142                          struct bpf_reg_state *parent)
1143 {
1144         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1145
1146         while (parent) {
1147                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1148                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1149                         break;
1150                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1151                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1152                                 reg_type_str[parent->type],
1153                                 parent->var_off.value, parent->off);
1154                         return -EFAULT;
1155                 }
1156                 /* ... then we depend on parent's value */
1157                 parent->live |= REG_LIVE_READ;
1158                 state = parent;
1159                 parent = state->parent;
1160                 writes = true;
1161         }
1162         return 0;
1163 }
1164
1165 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1166                          enum reg_arg_type t)
1167 {
1168         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1169         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1170         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1171
1172         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1173                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1174                 return -EINVAL;
1175         }
1176
1177         if (t == SRC_OP) {
1178                 /* check whether register used as source operand can be read */
1179                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
1180                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1181                         return -EACCES;
1182                 }
1183                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1184                 if (regno != BPF_REG_FP)
1185                         return mark_reg_read(env, &regs[regno],
1186                                              regs[regno].parent);
1187         } else {
1188                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1189                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1190                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1191                         return -EACCES;
1192                 }
1193                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1194                 if (t == DST_OP)
1195                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1196         }
1197         return 0;
1198 }
1199
1200 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1201 {
1202         switch (type) {
1203         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1204         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1205         case PTR_TO_STACK:
1206         case PTR_TO_CTX:
1207         case PTR_TO_PACKET:
1208         case PTR_TO_PACKET_META:
1209         case PTR_TO_PACKET_END:
1210         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1211         case CONST_PTR_TO_MAP:
1212         case PTR_TO_SOCKET:
1213         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1214         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1215         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1216         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1217         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1218                 return true;
1219         default:
1220                 return false;
1221         }
1222 }
1223
1224 /* Does this register contain a constant zero? */
1225 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1226 {
1227         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1228 }
1229
1230 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1231  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1232  */
1233 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1234                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1235                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1236 {
1237         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1238         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1239         enum bpf_reg_type type;
1240
1241         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1242                                  state->acquired_refs, true);
1243         if (err)
1244                 return err;
1245         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1246          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1247          */
1248         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1249             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1250             size != BPF_REG_SIZE) {
1251                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1252                 return -EACCES;
1253         }
1254
1255         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1256         if (value_regno >= 0 &&
1257             is_spillable_regtype((type = cur->regs[value_regno].type))) {
1258
1259                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1260                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1261                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1262                         return -EACCES;
1263                 }
1264
1265                 if (state != cur && type == PTR_TO_STACK) {
1266                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1267                         return -EINVAL;
1268                 }
1269
1270                 /* save register state */
1271                 state->stack[spi].spilled_ptr = cur->regs[value_regno];
1272                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1273
1274                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1275                         if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC &&
1276                             !env->allow_ptr_leaks) {
1277                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
1278                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
1279
1280                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
1281                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
1282                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
1283                                  * (speculative store bypass)
1284                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
1285                                  * store of zero.
1286                                  */
1287                                 if (*poff && *poff != soff) {
1288                                         /* disallow programs where single insn stores
1289                                          * into two different stack slots, since verifier
1290                                          * cannot sanitize them
1291                                          */
1292                                         verbose(env,
1293                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
1294                                                 insn_idx, *poff, soff);
1295                                         return -EINVAL;
1296                                 }
1297                                 *poff = soff;
1298                         }
1299                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1300                 }
1301         } else {
1302                 u8 type = STACK_MISC;
1303
1304                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
1305                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
1306                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
1307                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
1308                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1309                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
1310
1311                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1312                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1313                  * when stack slots are partially written.
1314                  * This heuristic means that read propagation will be
1315                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1316                  * to stack slots all the way to first state when programs
1317                  * writes+reads less than 8 bytes
1318                  */
1319                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1320                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1321
1322                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1323                 if (value_regno >= 0 &&
1324                     register_is_null(&cur->regs[value_regno]))
1325                         type = STACK_ZERO;
1326
1327                 /* Mark slots affected by this stack write. */
1328                 for (i = 0; i < size; i++)
1329                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
1330                                 type;
1331         }
1332         return 0;
1333 }
1334
1335 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
1336                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
1337                             int off, int size, int value_regno)
1338 {
1339         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1340         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1341         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1342         u8 *stype;
1343
1344         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
1345                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
1346                         off, size);
1347                 return -EACCES;
1348         }
1349         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
1350
1351         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
1352                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1353                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1354                         return -EACCES;
1355                 }
1356                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
1357                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
1358                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
1359                                 return -EACCES;
1360                         }
1361                 }
1362
1363                 if (value_regno >= 0) {
1364                         /* restore register state from stack */
1365                         state->regs[value_regno] = reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
1366                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
1367                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
1368                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
1369                          */
1370                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1371                 }
1372                 mark_reg_read(env, &reg_state->stack[spi].spilled_ptr,
1373                               reg_state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
1374                 return 0;
1375         } else {
1376                 int zeros = 0;
1377
1378                 for (i = 0; i < size; i++) {
1379                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
1380                                 continue;
1381                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
1382                                 zeros++;
1383                                 continue;
1384                         }
1385                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
1386                                 off, i, size);
1387                         return -EACCES;
1388                 }
1389                 mark_reg_read(env, &reg_state->stack[spi].spilled_ptr,
1390                               reg_state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
1391                 if (value_regno >= 0) {
1392                         if (zeros == size) {
1393                                 /* any size read into register is zero extended,
1394                                  * so the whole register == const_zero
1395                                  */
1396                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
1397                         } else {
1398                                 /* have read misc data from the stack */
1399                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
1400                         }
1401                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1402                 }
1403                 return 0;
1404         }
1405 }
1406
1407 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
1408                               const struct bpf_reg_state *reg,
1409                               int off, int size)
1410 {
1411         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
1412          * can determine what type of data were returned. See
1413          * check_stack_read().
1414          */
1415         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1416                 char tn_buf[48];
1417
1418                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1419                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1420                         tn_buf, off, size);
1421                 return -EACCES;
1422         }
1423
1424         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1425                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
1426                 return -EACCES;
1427         }
1428
1429         return 0;
1430 }
1431
1432 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
1433 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1434                               int size, bool zero_size_allowed)
1435 {
1436         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1437         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
1438
1439         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1440             off + size > map->value_size) {
1441                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
1442                         map->value_size, off, size);
1443                 return -EACCES;
1444         }
1445         return 0;
1446 }
1447
1448 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
1449 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1450                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
1451 {
1452         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1453         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1454         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
1455         int err;
1456
1457         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
1458          * need to try adding each of min_value and max_value to off
1459          * to make sure our theoretical access will be safe.
1460          */
1461         if (env->log.level)
1462                 print_verifier_state(env, state);
1463
1464         /* The minimum value is only important with signed
1465          * comparisons where we can't assume the floor of a
1466          * value is 0.  If we are using signed variables for our
1467          * index'es we need to make sure that whatever we use
1468          * will have a set floor within our range.
1469          */
1470         if (reg->smin_value < 0 &&
1471             (reg->smin_value == S64_MIN ||
1472              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
1473               reg->smin_value + off < 0)) {
1474                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1475                         regno);
1476                 return -EACCES;
1477         }
1478         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
1479                                  zero_size_allowed);
1480         if (err) {
1481                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
1482                         regno);
1483                 return err;
1484         }
1485
1486         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
1487          * sure we won't do bad things.
1488          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
1489          */
1490         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
1491                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
1492                         regno);
1493                 return -EACCES;
1494         }
1495         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
1496                                  zero_size_allowed);
1497         if (err)
1498                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
1499                         regno);
1500
1501         if (map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr)) {
1502                 u32 lock = reg->map_ptr->spin_lock_off;
1503
1504                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
1505                  * load/store reject this program.
1506                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
1507                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
1508                  */
1509                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
1510                      lock < reg->umax_value + off + size) {
1511                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
1512                         return -EACCES;
1513                 }
1514         }
1515         return err;
1516 }
1517
1518 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
1519
1520 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
1521                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
1522                                        enum bpf_access_type t)
1523 {
1524         switch (env->prog->type) {
1525         /* Program types only with direct read access go here! */
1526         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
1527         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
1528         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
1529         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
1530         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
1531         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
1532                 if (t == BPF_WRITE)
1533                         return false;
1534                 /* fallthrough */
1535
1536         /* Program types with direct read + write access go here! */
1537         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
1538         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
1539         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
1540         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
1541         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
1542         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
1543                 if (meta)
1544                         return meta->pkt_access;
1545
1546                 env->seen_direct_write = true;
1547                 return true;
1548         default:
1549                 return false;
1550         }
1551 }
1552
1553 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1554                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
1555 {
1556         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1557         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1558
1559         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
1560             (u64)off + size > reg->range) {
1561                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
1562                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
1563                 return -EACCES;
1564         }
1565         return 0;
1566 }
1567
1568 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
1569                                int size, bool zero_size_allowed)
1570 {
1571         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1572         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1573         int err;
1574
1575         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
1576          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
1577          * offset.
1578          */
1579
1580         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
1581          * detail to prove they're safe.
1582          */
1583         if (reg->smin_value < 0) {
1584                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1585                         regno);
1586                 return -EACCES;
1587         }
1588         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
1589         if (err) {
1590                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
1591                 return err;
1592         }
1593
1594         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
1595          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
1596          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
1597          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
1598          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
1599          */
1600         env->prog->aux->max_pkt_offset =
1601                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
1602                       off + reg->umax_value + size - 1);
1603
1604         return err;
1605 }
1606
1607 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
1608 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
1609                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
1610 {
1611         struct bpf_insn_access_aux info = {
1612                 .reg_type = *reg_type,
1613         };
1614
1615         if (env->ops->is_valid_access &&
1616             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
1617                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
1618                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
1619                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
1620                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
1621                  * will only allow for whole field access and rejects any other
1622                  * type of narrower access.
1623                  */
1624                 *reg_type = info.reg_type;
1625
1626                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
1627                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
1628                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
1629                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
1630                 return 0;
1631         }
1632
1633         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
1634         return -EACCES;
1635 }
1636
1637 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
1638                                   int size)
1639 {
1640         if (size < 0 || off < 0 ||
1641             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
1642                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
1643                         off, size);
1644                 return -EACCES;
1645         }
1646         return 0;
1647 }
1648
1649 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
1650                              u32 regno, int off, int size,
1651                              enum bpf_access_type t)
1652 {
1653         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1654         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
1655         struct bpf_insn_access_aux info = {};
1656         bool valid;
1657
1658         if (reg->smin_value < 0) {
1659                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
1660                         regno);
1661                 return -EACCES;
1662         }
1663
1664         switch (reg->type) {
1665         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1666                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
1667                 break;
1668         case PTR_TO_SOCKET:
1669                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
1670                 break;
1671         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1672                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
1673                 break;
1674         default:
1675                 valid = false;
1676         }
1677
1678
1679         if (valid) {
1680                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
1681                         info.ctx_field_size;
1682                 return 0;
1683         }
1684
1685         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
1686                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
1687
1688         return -EACCES;
1689 }
1690
1691 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
1692                                const struct bpf_reg_state *reg)
1693 {
1694         if (allow_ptr_leaks)
1695                 return false;
1696
1697         return reg->type != SCALAR_VALUE;
1698 }
1699
1700 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1701 {
1702         return cur_regs(env) + regno;
1703 }
1704
1705 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1706 {
1707         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
1708 }
1709
1710 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1711 {
1712         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1713
1714         return reg->type == PTR_TO_CTX;
1715 }
1716
1717 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1718 {
1719         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1720
1721         return type_is_sk_pointer(reg->type);
1722 }
1723
1724 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1725 {
1726         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1727
1728         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1729 }
1730
1731 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1732 {
1733         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
1734
1735         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
1736         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
1737 }
1738
1739 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1740                                    const struct bpf_reg_state *reg,
1741                                    int off, int size, bool strict)
1742 {
1743         struct tnum reg_off;
1744         int ip_align;
1745
1746         /* Byte size accesses are always allowed. */
1747         if (!strict || size == 1)
1748                 return 0;
1749
1750         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
1751          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
1752          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
1753          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
1754          * to this code only in strict mode where we want to emulate
1755          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
1756          * unconditional IP align value of '2'.
1757          */
1758         ip_align = 2;
1759
1760         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1761         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1762                 char tn_buf[48];
1763
1764                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1765                 verbose(env,
1766                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1767                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1768                 return -EACCES;
1769         }
1770
1771         return 0;
1772 }
1773
1774 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1775                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1776                                        const char *pointer_desc,
1777                                        int off, int size, bool strict)
1778 {
1779         struct tnum reg_off;
1780
1781         /* Byte size accesses are always allowed. */
1782         if (!strict || size == 1)
1783                 return 0;
1784
1785         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1786         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1787                 char tn_buf[48];
1788
1789                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1790                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1791                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1792                 return -EACCES;
1793         }
1794
1795         return 0;
1796 }
1797
1798 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1799                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
1800                                int size, bool strict_alignment_once)
1801 {
1802         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
1803         const char *pointer_desc = "";
1804
1805         switch (reg->type) {
1806         case PTR_TO_PACKET:
1807         case PTR_TO_PACKET_META:
1808                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1809                  * right in front, treat it the very same way.
1810                  */
1811                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1812         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1813                 pointer_desc = "flow keys ";
1814                 break;
1815         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1816                 pointer_desc = "value ";
1817                 break;
1818         case PTR_TO_CTX:
1819                 pointer_desc = "context ";
1820                 break;
1821         case PTR_TO_STACK:
1822                 pointer_desc = "stack ";
1823                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
1824                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
1825                  * aligned.
1826                  */
1827                 strict = true;
1828                 break;
1829         case PTR_TO_SOCKET:
1830                 pointer_desc = "sock ";
1831                 break;
1832         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1833                 pointer_desc = "sock_common ";
1834                 break;
1835         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1836                 pointer_desc = "tcp_sock ";
1837                 break;
1838         default:
1839                 break;
1840         }
1841         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1842                                            strict);
1843 }
1844
1845 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
1846                               const struct bpf_func_state *func,
1847                               int off)
1848 {
1849         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
1850
1851         if (stack >= -off)
1852                 return 0;
1853
1854         /* update known max for given subprogram */
1855         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
1856         return 0;
1857 }
1858
1859 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
1860  * and recursively walk all callees that given function can call.
1861  * Ignore jump and exit insns.
1862  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
1863  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
1864  */
1865 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
1866 {
1867         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
1868         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1869         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1870         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
1871         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
1872
1873 process_func:
1874         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
1875          * of interpreter stack size
1876          */
1877         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
1878         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
1879                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
1880                         frame + 1, depth);
1881                 return -EACCES;
1882         }
1883 continue_func:
1884         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
1885         for (; i < subprog_end; i++) {
1886                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1887                         continue;
1888                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1889                         continue;
1890                 /* remember insn and function to return to */
1891                 ret_insn[frame] = i + 1;
1892                 ret_prog[frame] = idx;
1893
1894                 /* find the callee */
1895                 i = i + insn[i].imm + 1;
1896                 idx = find_subprog(env, i);
1897                 if (idx < 0) {
1898                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
1899                                   i);
1900                         return -EFAULT;
1901                 }
1902                 frame++;
1903                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
1904                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. Call stack is too deep\n");
1905                         return -EFAULT;
1906                 }
1907                 goto process_func;
1908         }
1909         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
1910          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
1911          */
1912         if (frame == 0)
1913                 return 0;
1914         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
1915         frame--;
1916         i = ret_insn[frame];
1917         idx = ret_prog[frame];
1918         goto continue_func;
1919 }
1920
1921 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
1922 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
1923                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
1924 {
1925         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
1926
1927         subprog = find_subprog(env, start);
1928         if (subprog < 0) {
1929                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
1930                           start);
1931                 return -EFAULT;
1932         }
1933         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
1934 }
1935 #endif
1936
1937 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
1938                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
1939 {
1940         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
1941          * its original, unmodified form.
1942          */
1943
1944         if (reg->off) {
1945                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
1946                         regno, reg->off);
1947                 return -EACCES;
1948         }
1949
1950         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1951                 char tn_buf[48];
1952
1953                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1954                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
1955                 return -EACCES;
1956         }
1957
1958         return 0;
1959 }
1960
1961 /* truncate register to smaller size (in bytes)
1962  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
1963  */
1964 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
1965 {
1966         u64 mask;
1967
1968         /* clear high bits in bit representation */
1969         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
1970
1971         /* fix arithmetic bounds */
1972         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
1973         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
1974                 reg->umin_value &= mask;
1975                 reg->umax_value &= mask;
1976         } else {
1977                 reg->umin_value = 0;
1978                 reg->umax_value = mask;
1979         }
1980         reg->smin_value = reg->umin_value;
1981         reg->smax_value = reg->umax_value;
1982 }
1983
1984 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1985  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1986  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1987  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1988  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1989  */
1990 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
1991                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1992                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
1993 {
1994         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1995         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1996         struct bpf_func_state *state;
1997         int size, err = 0;
1998
1999         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
2000         if (size < 0)
2001                 return size;
2002
2003         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
2004         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
2005         if (err)
2006                 return err;
2007
2008         /* for access checks, reg->off is just part of off */
2009         off += reg->off;
2010
2011         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
2012                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2013                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2014                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
2015                         return -EACCES;
2016                 }
2017
2018                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
2019                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2020                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2021
2022         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
2023                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
2024
2025                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2026                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2027                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
2028                         return -EACCES;
2029                 }
2030
2031                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2032                 if (err < 0)
2033                         return err;
2034
2035                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
2036                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2037                         /* ctx access returns either a scalar, or a
2038                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
2039                          * case, we know the offset is zero.
2040                          */
2041                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
2042                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2043                         } else {
2044                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
2045                                                     value_regno);
2046                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
2047                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
2048                         }
2049                         regs[value_regno].type = reg_type;
2050                 }
2051
2052         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
2053                 off += reg->var_off.value;
2054                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
2055                 if (err)
2056                         return err;
2057
2058                 state = func(env, reg);
2059                 err = update_stack_depth(env, state, off);
2060                 if (err)
2061                         return err;
2062
2063                 if (t == BPF_WRITE)
2064                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
2065                                                 value_regno, insn_idx);
2066                 else
2067                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
2068                                                value_regno);
2069         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
2070                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
2071                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
2072                         return -EACCES;
2073                 }
2074                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2075                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2076                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
2077                                 value_regno);
2078                         return -EACCES;
2079                 }
2080                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
2081                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2082                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2083         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
2084                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2085                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2086                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
2087                                 value_regno);
2088                         return -EACCES;
2089                 }
2090
2091                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
2092                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2093                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2094         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
2095                 if (t == BPF_WRITE) {
2096                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
2097                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
2098                         return -EACCES;
2099                 }
2100                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
2101                 if (!err && value_regno >= 0)
2102                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2103         } else {
2104                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
2105                         reg_type_str[reg->type]);
2106                 return -EACCES;
2107         }
2108
2109         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
2110             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
2111                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
2112                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
2113         }
2114         return err;
2115 }
2116
2117 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
2118 {
2119         int err;
2120
2121         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
2122             insn->imm != 0) {
2123                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
2124                 return -EINVAL;
2125         }
2126
2127         /* check src1 operand */
2128         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2129         if (err)
2130                 return err;
2131
2132         /* check src2 operand */
2133         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2134         if (err)
2135                 return err;
2136
2137         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2138                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
2139                 return -EACCES;
2140         }
2141
2142         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
2143             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
2144             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
2145             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
2146                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
2147                         insn->dst_reg,
2148                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
2149                 return -EACCES;
2150         }
2151
2152         /* check whether atomic_add can read the memory */
2153         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2154                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
2155         if (err)
2156                 return err;
2157
2158         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
2159         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2160                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
2161 }
2162
2163 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
2164  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
2165  * and all elements of stack are initialized.
2166  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
2167  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
2168  */
2169 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2170                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
2171                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
2172 {
2173         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2174         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
2175         int off, i, slot, spi;
2176
2177         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
2178                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
2179                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
2180                     register_is_null(reg))
2181                         return 0;
2182
2183                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2184                         reg_type_str[reg->type],
2185                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
2186                 return -EACCES;
2187         }
2188
2189         /* Only allow fixed-offset stack reads */
2190         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2191                 char tn_buf[48];
2192
2193                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2194                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
2195                         regno, tn_buf);
2196                 return -EACCES;
2197         }
2198         off = reg->off + reg->var_off.value;
2199         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
2200             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
2201                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
2202                         regno, off, access_size);
2203                 return -EACCES;
2204         }
2205
2206         if (meta && meta->raw_mode) {
2207                 meta->access_size = access_size;
2208                 meta->regno = regno;
2209                 return 0;
2210         }
2211
2212         for (i = 0; i < access_size; i++) {
2213                 u8 *stype;
2214
2215                 slot = -(off + i) - 1;
2216                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2217                 if (state->allocated_stack <= slot)
2218                         goto err;
2219                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2220                 if (*stype == STACK_MISC)
2221                         goto mark;
2222                 if (*stype == STACK_ZERO) {
2223                         /* helper can write anything into the stack */
2224                         *stype = STACK_MISC;
2225                         goto mark;
2226                 }
2227 err:
2228                 verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
2229                         off, i, access_size);
2230                 return -EACCES;
2231 mark:
2232                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
2233                  * the whole slot to be marked as 'read'
2234                  */
2235                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
2236                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent);
2237         }
2238         return update_stack_depth(env, state, off);
2239 }
2240
2241 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2242                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
2243                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
2244 {
2245         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2246
2247         switch (reg->type) {
2248         case PTR_TO_PACKET:
2249         case PTR_TO_PACKET_META:
2250                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
2251                                            zero_size_allowed);
2252         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2253                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
2254                                         zero_size_allowed);
2255         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
2256                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
2257                                             zero_size_allowed, meta);
2258         }
2259 }
2260
2261 /* Implementation details:
2262  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
2263  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
2264  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
2265  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
2266  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
2267  * address of the map element.
2268  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
2269  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
2270  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
2271  * point to different bpf_spin_locks.
2272  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
2273  * dead-locks.
2274  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
2275  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
2276  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
2277  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
2278  * and clears it after bpf_spin_unlock.
2279  */
2280 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2281                              bool is_lock)
2282 {
2283         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2284         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
2285         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
2286         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
2287         u64 val = reg->var_off.value;
2288
2289         if (reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE) {
2290                 verbose(env, "R%d is not a pointer to map_value\n", regno);
2291                 return -EINVAL;
2292         }
2293         if (!is_const) {
2294                 verbose(env,
2295                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
2296                         regno);
2297                 return -EINVAL;
2298         }
2299         if (!map->btf) {
2300                 verbose(env,
2301                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
2302                         map->name);
2303                 return -EINVAL;
2304         }
2305         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
2306                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
2307                         verbose(env,
2308                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
2309                                 map->name);
2310                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
2311                         verbose(env,
2312                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
2313                                 map->name);
2314                 else
2315                         verbose(env,
2316                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
2317                                 map->name);
2318                 return -EINVAL;
2319         }
2320         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
2321                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
2322                         val + reg->off);
2323                 return -EINVAL;
2324         }
2325         if (is_lock) {
2326                 if (cur->active_spin_lock) {
2327                         verbose(env,
2328                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
2329                         return -EINVAL;
2330                 }
2331                 cur->active_spin_lock = reg->id;
2332         } else {
2333                 if (!cur->active_spin_lock) {
2334                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
2335                         return -EINVAL;
2336                 }
2337                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
2338                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
2339                         return -EINVAL;
2340                 }
2341                 cur->active_spin_lock = 0;
2342         }
2343         return 0;
2344 }
2345
2346 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
2347 {
2348         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
2349                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
2350                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
2351 }
2352
2353 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
2354 {
2355         return type == ARG_CONST_SIZE ||
2356                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
2357 }
2358
2359 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2360                           enum bpf_arg_type arg_type,
2361                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
2362 {
2363         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
2364         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
2365         int err = 0;
2366
2367         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
2368                 return 0;
2369
2370         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
2371         if (err)
2372                 return err;
2373
2374         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
2375                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
2376                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
2377                                 regno);
2378                         return -EACCES;
2379                 }
2380                 return 0;
2381         }
2382
2383         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
2384             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
2385                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
2386                 return -EACCES;
2387         }
2388
2389         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
2390             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
2391             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
2392                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2393                 if (!type_is_pkt_pointer(type) && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2394                     type != expected_type)
2395                         goto err_type;
2396         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
2397                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
2398                 expected_type = SCALAR_VALUE;
2399                 if (type != expected_type)
2400                         goto err_type;
2401         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
2402                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
2403                 if (type != expected_type)
2404                         goto err_type;
2405         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
2406                 expected_type = PTR_TO_CTX;
2407                 if (type != expected_type)
2408                         goto err_type;
2409                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2410                 if (err < 0)
2411                         return err;
2412         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON) {
2413                 expected_type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
2414                 /* Any sk pointer can be ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON */
2415                 if (!type_is_sk_pointer(type))
2416                         goto err_type;
2417         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
2418                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
2419                 if (type != expected_type)
2420                         goto err_type;
2421                 if (meta->ptr_id || !reg->id) {
2422                         verbose(env, "verifier internal error: mismatched references meta=%d, reg=%d\n",
2423                                 meta->ptr_id, reg->id);
2424                         return -EFAULT;
2425                 }
2426                 meta->ptr_id = reg->id;
2427         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
2428                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
2429                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
2430                                 return -EACCES;
2431                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
2432                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
2433                                 return -EACCES;
2434                 } else {
2435                         verbose(env, "verifier internal error\n");
2436                         return -EFAULT;
2437                 }
2438         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
2439                 expected_type = PTR_TO_STACK;
2440                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
2441                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
2442                  * happens during stack boundary checking.
2443                  */
2444                 if (register_is_null(reg) &&
2445                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
2446                         /* final test in check_stack_boundary() */;
2447                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
2448                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
2449                          type != expected_type)
2450                         goto err_type;
2451                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
2452         } else {
2453                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
2454                 return -EFAULT;
2455         }
2456
2457         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
2458                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
2459                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
2460         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
2461                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
2462                  * check that [key, key + map->key_size) are within
2463                  * stack limits and initialized
2464                  */
2465                 if (!meta->map_ptr) {
2466                         /* in function declaration map_ptr must come before
2467                          * map_key, so that it's verified and known before
2468                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
2469                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
2470                          */
2471                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
2472                         return -EACCES;
2473                 }
2474                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
2475                                               meta->map_ptr->key_size, false,
2476                                               NULL);
2477         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
2478                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
2479                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
2480                  * check [value, value + map->value_size) validity
2481                  */
2482                 if (!meta->map_ptr) {
2483                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
2484                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
2485                         return -EACCES;
2486                 }
2487                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
2488                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
2489                                               meta->map_ptr->value_size, false,
2490                                               meta);
2491         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
2492                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
2493
2494                 /* remember the mem_size which may be used later
2495                  * to refine return values.
2496                  */
2497                 meta->msize_smax_value = reg->smax_value;
2498                 meta->msize_umax_value = reg->umax_value;
2499
2500                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
2501                  * happens using its boundaries.
2502                  */
2503                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
2504                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
2505                          * mode so that the program is required to
2506                          * initialize all the memory that the helper could
2507                          * just partially fill up.
2508                          */
2509                         meta = NULL;
2510
2511                 if (reg->smin_value < 0) {
2512                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
2513                                 regno);
2514                         return -EACCES;
2515                 }
2516
2517                 if (reg->umin_value == 0) {
2518                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
2519                                                       zero_size_allowed,
2520                                                       meta);
2521                         if (err)
2522                                 return err;
2523                 }
2524
2525                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
2526                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
2527                                 regno);
2528                         return -EACCES;
2529                 }
2530                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
2531                                               reg->umax_value,
2532                                               zero_size_allowed, meta);
2533         }
2534
2535         return err;
2536 err_type:
2537         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2538                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
2539         return -EACCES;
2540 }
2541
2542 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
2543                                         struct bpf_map *map, int func_id)
2544 {
2545         if (!map)
2546                 return 0;
2547
2548         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
2549         switch (map->map_type) {
2550         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
2551                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
2552                         goto error;
2553                 break;
2554         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
2555                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
2556                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
2557                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
2558                         goto error;
2559                 break;
2560         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
2561                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
2562                         goto error;
2563                 break;
2564         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
2565                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
2566                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
2567                         goto error;
2568                 break;
2569         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
2570         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
2571                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
2572                         goto error;
2573                 break;
2574         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
2575          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
2576          * for now.
2577          */
2578         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
2579                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2580                         goto error;
2581                 break;
2582         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
2583          * appear.
2584          */
2585         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
2586         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
2587                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
2588                         goto error;
2589                 break;
2590         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
2591         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
2592                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
2593                         goto error;
2594                 break;
2595         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
2596                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
2597                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
2598                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2599                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
2600                         goto error;
2601                 break;
2602         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
2603                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
2604                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
2605                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2606                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
2607                         goto error;
2608                 break;
2609         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
2610                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
2611                         goto error;
2612                 break;
2613         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
2614         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
2615                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
2616                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
2617                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
2618                         goto error;
2619                 break;
2620         default:
2621                 break;
2622         }
2623
2624         /* ... and second from the function itself. */
2625         switch (func_id) {
2626         case BPF_FUNC_tail_call:
2627                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
2628                         goto error;
2629                 if (env->subprog_cnt > 1) {
2630                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
2631                         return -EINVAL;
2632                 }
2633                 break;
2634         case BPF_FUNC_perf_event_read:
2635         case BPF_FUNC_perf_event_output:
2636         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
2637                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
2638                         goto error;
2639                 break;
2640         case BPF_FUNC_get_stackid:
2641                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
2642                         goto error;
2643                 break;
2644         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
2645         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
2646                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
2647                         goto error;
2648                 break;
2649         case BPF_FUNC_redirect_map:
2650                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
2651                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
2652                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
2653                         goto error;
2654                 break;
2655         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
2656         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
2657         case BPF_FUNC_sock_map_update:
2658                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
2659                         goto error;
2660                 break;
2661         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
2662         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
2663         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
2664                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
2665                         goto error;
2666                 break;
2667         case BPF_FUNC_get_local_storage:
2668                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
2669                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
2670                         goto error;
2671                 break;
2672         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
2673                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
2674                         goto error;
2675                 break;
2676         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
2677         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
2678         case BPF_FUNC_map_push_elem:
2679                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
2680                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
2681                         goto error;
2682                 break;
2683         default:
2684                 break;
2685         }
2686
2687         return 0;
2688 error:
2689         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
2690                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
2691         return -EINVAL;
2692 }
2693
2694 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2695 {
2696         int count = 0;
2697
2698         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2699                 count++;
2700         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2701                 count++;
2702         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2703                 count++;
2704         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2705                 count++;
2706         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
2707                 count++;
2708
2709         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
2710          * which is sufficient for the helper functions we have
2711          * right now.
2712          */
2713         return count <= 1;
2714 }
2715
2716 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
2717                                     enum bpf_arg_type arg_next)
2718 {
2719         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
2720                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
2721                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
2722                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
2723 }
2724
2725 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2726 {
2727         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
2728          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
2729          * to be paired, so make sure there's no buggy
2730          * helper function specification.
2731          */
2732         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
2733             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
2734             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
2735             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
2736             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
2737             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
2738                 return false;
2739
2740         return true;
2741 }
2742
2743 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
2744 {
2745         int count = 0;
2746
2747         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg1_type))
2748                 count++;
2749         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg2_type))
2750                 count++;
2751         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg3_type))
2752                 count++;
2753         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg4_type))
2754                 count++;
2755         if (arg_type_is_refcounted(fn->arg5_type))
2756                 count++;
2757
2758         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
2759          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
2760          */
2761         return count <= 1;
2762 }
2763
2764 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn)
2765 {
2766         return check_raw_mode_ok(fn) &&
2767                check_arg_pair_ok(fn) &&
2768                check_refcount_ok(fn) ? 0 : -EINVAL;
2769 }
2770
2771 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
2772  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
2773  */
2774 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
2775                                      struct bpf_func_state *state)
2776 {
2777         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2778         int i;
2779
2780         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2781                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
2782                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
2783
2784         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
2785                 if (!reg)
2786                         continue;
2787                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
2788                         __mark_reg_unknown(reg);
2789         }
2790 }
2791
2792 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
2793 {
2794         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2795         int i;
2796
2797         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
2798                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
2799 }
2800
2801 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
2802                                    struct bpf_func_state *state, int id)
2803 {
2804         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2805         int i;
2806
2807         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2808                 if (regs[i].id == id)
2809                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
2810
2811         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
2812                 if (!reg)
2813                         continue;
2814                 if (reg_is_refcounted(reg) && reg->id == id)
2815                         __mark_reg_unknown(reg);
2816         }
2817 }
2818
2819 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
2820  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
2821  */
2822 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
2823                              struct bpf_call_arg_meta *meta)
2824 {
2825         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2826         int i;
2827
2828         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
2829                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], meta->ptr_id);
2830
2831         return release_reference_state(cur_func(env), meta->ptr_id);
2832 }
2833
2834 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
2835                            int *insn_idx)
2836 {
2837         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
2838         struct bpf_func_state *caller, *callee;
2839         int i, err, subprog, target_insn;
2840
2841         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
2842                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
2843                         state->curframe + 2);
2844                 return -E2BIG;
2845         }
2846
2847         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
2848         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
2849         if (subprog < 0) {
2850                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2851                         target_insn + 1);
2852                 return -EFAULT;
2853         }
2854
2855         caller = state->frame[state->curframe];
2856         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
2857                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
2858                         state->curframe + 1);
2859                 return -EFAULT;
2860         }
2861
2862         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
2863         if (!callee)
2864                 return -ENOMEM;
2865         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
2866
2867         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
2868          * into its own stack before reading from it.
2869          * callee can read/write into caller's stack
2870          */
2871         init_func_state(env, callee,
2872                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
2873                         *insn_idx /* callsite */,
2874                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
2875                         subprog /* subprog number within this prog */);
2876
2877         /* Transfer references to the callee */
2878         err = transfer_reference_state(callee, caller);
2879         if (err)
2880                 return err;
2881
2882         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
2883          * pointers, which connects us up to the liveness chain
2884          */
2885         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
2886                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
2887
2888         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
2889         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2890                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
2891                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2892         }
2893
2894         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
2895         state->curframe++;
2896
2897         /* and go analyze first insn of the callee */
2898         *insn_idx = target_insn;
2899
2900         if (env->log.level) {
2901                 verbose(env, "caller:\n");
2902                 print_verifier_state(env, caller);
2903                 verbose(env, "callee:\n");
2904                 print_verifier_state(env, callee);
2905         }
2906         return 0;
2907 }
2908
2909 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
2910 {
2911         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
2912         struct bpf_func_state *caller, *callee;
2913         struct bpf_reg_state *r0;
2914         int err;
2915
2916         callee = state->frame[state->curframe];
2917         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
2918         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
2919                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
2920                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
2921                  * since these pointers are valid. Only current stack
2922                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
2923                  * but let's be conservative
2924                  */
2925                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
2926                 return -EINVAL;
2927         }
2928
2929         state->curframe--;
2930         caller = state->frame[state->curframe];
2931         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
2932         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
2933
2934         /* Transfer references to the caller */
2935         err = transfer_reference_state(caller, callee);
2936         if (err)
2937                 return err;
2938
2939         *insn_idx = callee->callsite + 1;
2940         if (env->log.level) {
2941                 verbose(env, "returning from callee:\n");
2942                 print_verifier_state(env, callee);
2943                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
2944                 print_verifier_state(env, caller);
2945         }
2946         /* clear everything in the callee */
2947         free_func_state(callee);
2948         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
2949         return 0;
2950 }
2951
2952 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
2953                                    int func_id,
2954                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
2955 {
2956         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
2957
2958         if (ret_type != RET_INTEGER ||
2959             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
2960              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
2961                 return;
2962
2963         ret_reg->smax_value = meta->msize_smax_value;
2964         ret_reg->umax_value = meta->msize_umax_value;
2965         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
2966         __reg_bound_offset(ret_reg);
2967 }
2968
2969 static int
2970 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
2971                 int func_id, int insn_idx)
2972 {
2973         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
2974
2975         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
2976             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
2977             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
2978             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
2979             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
2980             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
2981             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
2982                 return 0;
2983
2984         if (meta->map_ptr == NULL) {
2985                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
2986                 return -EINVAL;
2987         }
2988
2989         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_state))
2990                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
2991                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
2992         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_state) != meta->map_ptr)
2993                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
2994                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
2995         return 0;
2996 }
2997
2998 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
2999 {
3000         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
3001         int i;
3002
3003         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
3004                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
3005                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
3006         }
3007         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
3008 }
3009
3010 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
3011 {
3012         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
3013         struct bpf_reg_state *regs;
3014         struct bpf_call_arg_meta meta;
3015         bool changes_data;
3016         int i, err;
3017
3018         /* find function prototype */
3019         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
3020                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3021                         func_id);
3022                 return -EINVAL;
3023         }
3024
3025         if (env->ops->get_func_proto)
3026                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
3027         if (!fn) {
3028                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3029                         func_id);
3030                 return -EINVAL;
3031         }
3032
3033         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
3034         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
3035                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
3036                 return -EINVAL;
3037         }
3038
3039         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
3040         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
3041         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
3042                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
3043                         func_id_name(func_id), func_id);
3044                 return -EINVAL;
3045         }
3046
3047         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
3048         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
3049
3050         err = check_func_proto(fn);
3051         if (err) {
3052                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
3053                         func_id_name(func_id), func_id);
3054                 return err;
3055         }
3056
3057         meta.func_id = func_id;
3058         /* check args */
3059         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
3060         if (err)
3061                 return err;
3062         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
3063         if (err)
3064                 return err;
3065         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
3066         if (err)
3067                 return err;
3068         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
3069         if (err)
3070                 return err;
3071         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
3072         if (err)
3073                 return err;
3074
3075         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
3076         if (err)
3077                 return err;
3078
3079         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
3080          * is inferred from register state.
3081          */
3082         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
3083                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
3084                                        BPF_WRITE, -1, false);
3085                 if (err)
3086                         return err;
3087         }
3088
3089         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
3090                 err = check_reference_leak(env);
3091                 if (err) {
3092                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
3093                         return err;
3094                 }
3095         } else if (is_release_function(func_id)) {
3096                 err = release_reference(env, &meta);
3097                 if (err) {
3098                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
3099                                 func_id_name(func_id), func_id);
3100                         return err;
3101                 }
3102         }
3103
3104         regs = cur_regs(env);
3105
3106         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
3107          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
3108          */
3109         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
3110             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
3111                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
3112                 return -EINVAL;
3113         }
3114
3115         /* reset caller saved regs */
3116         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3117                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3118                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3119         }
3120
3121         /* update return register (already marked as written above) */
3122         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
3123                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
3124                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
3125         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
3126                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
3127         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
3128                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
3129                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
3130                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
3131                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
3132                  * can check 'value_size' boundary of memory access
3133                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
3134                  */
3135                 if (meta.map_ptr == NULL) {
3136                         verbose(env,
3137                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
3138                         return -EINVAL;
3139                 }
3140                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
3141                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
3142                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
3143                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
3144                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
3145                 } else {
3146                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
3147                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
3148                 }
3149         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
3150                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
3151                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
3152                 if (is_acquire_function(func_id)) {
3153                         int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
3154
3155                         if (id < 0)
3156                                 return id;
3157                         /* For release_reference() */
3158                         regs[BPF_REG_0].id = id;
3159                 } else {
3160                         /* For mark_ptr_or_null_reg() */
3161                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
3162                 }
3163         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
3164                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
3165                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
3166                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
3167         } else {
3168                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
3169                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
3170                 return -EINVAL;
3171         }
3172
3173         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
3174
3175         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
3176         if (err)
3177                 return err;
3178
3179         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
3180                 const char *err_str;
3181
3182 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
3183                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
3184                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
3185 #else
3186                 err = -ENOTSUPP;
3187                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
3188 #endif
3189                 if (err) {
3190                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
3191                         return err;
3192                 }
3193
3194                 env->prog->has_callchain_buf = true;
3195         }
3196
3197         if (changes_data)
3198                 clear_all_pkt_pointers(env);
3199         return 0;
3200 }
3201
3202 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
3203 {
3204         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
3205         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
3206
3207         if (b < 0)
3208                 return res > a;
3209         return res < a;
3210 }
3211
3212 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
3213 {
3214         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
3215         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
3216
3217         if (b < 0)
3218                 return res < a;
3219         return res > a;
3220 }
3221
3222 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
3223                                   const struct bpf_reg_state *reg,
3224                                   enum bpf_reg_type type)
3225 {
3226         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
3227         s64 val = reg->var_off.value;
3228         s64 smin = reg->smin_value;
3229
3230         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
3231                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
3232                         reg_type_str[type], val);
3233                 return false;
3234         }
3235
3236         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3237                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
3238                         reg_type_str[type], reg->off);
3239                 return false;
3240         }
3241
3242         if (smin == S64_MIN) {
3243                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
3244                         reg_type_str[type]);
3245                 return false;
3246         }
3247
3248         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3249                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
3250                         smin, reg_type_str[type]);
3251                 return false;
3252         }
3253
3254         return true;
3255 }
3256
3257 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
3258 {
3259         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
3260 }
3261
3262 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3263                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
3264 {
3265         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
3266                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
3267         u32 off;
3268
3269         switch (ptr_reg->type) {
3270         case PTR_TO_STACK:
3271                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
3272                 if (mask_to_left)
3273                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
3274                 else
3275                         *ptr_limit = -off;
3276                 return 0;
3277         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3278                 if (mask_to_left) {
3279                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
3280                 } else {
3281                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
3282                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
3283                 }
3284                 return 0;
3285         default:
3286                 return -EINVAL;
3287         }
3288 }
3289
3290 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
3291                                     const struct bpf_insn *insn)
3292 {
3293         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
3294 }
3295
3296 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
3297                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
3298 {
3299         /* If we arrived here from different branches with different
3300          * state or limits to sanitize, then this won't work.
3301          */
3302         if (aux->alu_state &&
3303             (aux->alu_state != alu_state ||
3304              aux->alu_limit != alu_limit))
3305                 return -EACCES;
3306
3307         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
3308         aux->alu_state = alu_state;
3309         aux->alu_limit = alu_limit;
3310         return 0;
3311 }
3312
3313 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
3314                             struct bpf_insn *insn)
3315 {
3316         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
3317
3318         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
3319                 return 0;
3320
3321         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
3322 }
3323
3324 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
3325                             struct bpf_insn *insn,
3326                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3327                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
3328                             bool off_is_neg)
3329 {
3330         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3331         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
3332         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
3333         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3334         u32 alu_state, alu_limit;
3335         struct bpf_reg_state tmp;
3336         bool ret;
3337
3338         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
3339                 return 0;
3340
3341         /* We already marked aux for masking from non-speculative
3342          * paths, thus we got here in the first place. We only care
3343          * to explore bad access from here.
3344          */
3345         if (vstate->speculative)
3346                 goto do_sim;
3347
3348         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
3349         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
3350                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
3351
3352         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
3353                 return 0;
3354         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
3355                 return -EACCES;
3356 do_sim:
3357         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
3358          * speculative execution from truncation as a result of
3359          * masking when off was not within expected range. If off
3360          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
3361          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
3362          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
3363          * and truncated reg-based in the other in order to explore
3364          * bad access.
3365          */
3366         if (!ptr_is_dst_reg) {
3367                 tmp = *dst_reg;
3368                 *dst_reg = *ptr_reg;
3369         }
3370         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
3371         if (!ptr_is_dst_reg)
3372                 *dst_reg = tmp;
3373         return !ret ? -EFAULT : 0;
3374 }
3375
3376 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
3377  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
3378  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
3379  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
3380  */
3381 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3382                                    struct bpf_insn *insn,
3383                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
3384                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
3385 {
3386         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3387         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3388         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
3389         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
3390         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
3391             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
3392         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
3393             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
3394         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
3395         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3396         int ret;
3397
3398         dst_reg = &regs[dst];
3399
3400         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
3401             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
3402                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
3403                  * e.g. dead branches.
3404                  */
3405                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3406                 return 0;
3407         }
3408
3409         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
3410                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
3411                 verbose(env,
3412                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
3413                         dst);
3414                 return -EACCES;
3415         }
3416
3417         switch (ptr_reg->type) {
3418         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3419                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
3420                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
3421                 return -EACCES;
3422         case CONST_PTR_TO_MAP:
3423         case PTR_TO_PACKET_END:
3424         case PTR_TO_SOCKET:
3425         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
3426         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3427         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
3428         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3429         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
3430                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
3431                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
3432                 return -EACCES;
3433         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3434                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
3435                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
3436                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
3437                         return -EACCES;
3438                 }
3439                 /* fall-through */
3440         default:
3441                 break;
3442         }
3443
3444         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
3445          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
3446          */
3447         dst_reg->type = ptr_reg->type;
3448         dst_reg->id = ptr_reg->id;
3449
3450         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
3451             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
3452                 return -EINVAL;
3453
3454         switch (opcode) {
3455         case BPF_ADD:
3456                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
3457                 if (ret < 0) {
3458                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
3459                         return ret;
3460                 }
3461                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
3462                  * the s32 'off' field
3463                  */
3464                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
3465                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
3466                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
3467                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
3468                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
3469                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
3470                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
3471                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
3472                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
3473                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3474                         break;
3475                 }
3476                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
3477                  * == 0, since it's a scalar.
3478                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
3479                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
3480                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
3481                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
3482                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
3483                  * from ptr_reg.
3484                  */
3485                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
3486                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
3487                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3488                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3489                 } else {
3490                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
3491                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
3492                 }
3493                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
3494                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
3495                         dst_reg->umin_value = 0;
3496                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3497                 } else {
3498                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
3499                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
3500                 }
3501                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
3502                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
3503                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3504                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
3505                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
3506                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
3507                         dst_reg->raw = 0;
3508                 }
3509                 break;
3510         case BPF_SUB:
3511                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
3512                 if (ret < 0) {
3513                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
3514                         return ret;
3515                 }
3516                 if (dst_reg == off_reg) {
3517                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
3518                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
3519                                 dst);
3520                         return -EACCES;
3521                 }
3522                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
3523                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
3524                  * be able to deal with it.
3525                  */
3526                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
3527                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
3528                                 dst);
3529                         return -EACCES;
3530                 }
3531                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
3532                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
3533                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
3534                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
3535                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
3536                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
3537                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
3538                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
3539                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
3540                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
3541                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3542                         break;
3543                 }
3544                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
3545                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
3546                  */
3547                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
3548                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
3549                         /* Overflow possible, we know nothing */
3550                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3551                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3552                 } else {
3553                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
3554                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
3555                 }
3556                 if (umin_ptr < umax_val) {
3557                         /* Overflow possible, we know nothing */
3558                         dst_reg->umin_value = 0;
3559                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3560                 } else {
3561                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
3562                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
3563                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
3564                 }
3565                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
3566                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
3567                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
3568                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
3569                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
3570                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
3571                         if (smin_val < 0)
3572                                 dst_reg->raw = 0;
3573                 }
3574                 break;
3575         case BPF_AND:
3576         case BPF_OR:
3577         case BPF_XOR:
3578                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
3579                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
3580                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3581                 return -EACCES;
3582         default:
3583                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
3584                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
3585                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3586                 return -EACCES;
3587         }
3588
3589         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
3590                 return -EINVAL;
3591
3592         __update_reg_bounds(dst_reg);
3593         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3594         __reg_bound_offset(dst_reg);
3595
3596         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
3597          * in order to be able to sanitize access later on.
3598          */
3599         if (!env->allow_ptr_leaks) {
3600                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
3601                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
3602                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
3603                                 "prohibited for !root\n", dst);
3604                         return -EACCES;
3605                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
3606                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
3607                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
3608                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
3609                                 "prohibited for !root\n", dst);
3610                         return -EACCES;
3611                 }
3612         }
3613
3614         return 0;
3615 }
3616
3617 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
3618  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
3619  * need extra checks in the 32-bit case.
3620  */
3621 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3622                                       struct bpf_insn *insn,
3623                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
3624                                       struct bpf_reg_state src_reg)
3625 {
3626         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3627         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3628         bool src_known, dst_known;
3629         s64 smin_val, smax_val;
3630         u64 umin_val, umax_val;
3631         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
3632         u32 dst = insn->dst_reg;
3633         int ret;
3634
3635         if (insn_bitness == 32) {
3636                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
3637                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
3638                  * 32 bits.
3639                  */
3640                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
3641                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
3642         }
3643
3644         smin_val = src_reg.smin_value;
3645         smax_val = src_reg.smax_value;
3646         umin_val = src_reg.umin_value;
3647         umax_val = src_reg.umax_value;
3648         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
3649         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
3650
3651         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
3652             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
3653                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
3654                  * e.g. dead branches.
3655                  */
3656                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3657                 return 0;
3658         }
3659
3660         if (!src_known &&
3661             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
3662                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
3663                 return 0;
3664         }
3665
3666         switch (opcode) {
3667         case BPF_ADD:
3668                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
3669                 if (ret < 0) {
3670                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
3671                         return ret;
3672                 }
3673                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
3674                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
3675                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3676                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3677                 } else {
3678                         dst_reg->smin_value += smin_val;
3679                         dst_reg->smax_value += smax_val;
3680                 }
3681                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
3682                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
3683                         dst_reg->umin_value = 0;
3684                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3685                 } else {
3686                         dst_reg->umin_value += umin_val;
3687                         dst_reg->umax_value += umax_val;
3688                 }
3689                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3690                 break;
3691         case BPF_SUB:
3692                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
3693                 if (ret < 0) {
3694                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
3695                         return ret;
3696                 }
3697                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
3698                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
3699                         /* Overflow possible, we know nothing */
3700                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3701                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3702                 } else {
3703                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
3704                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
3705                 }
3706                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
3707                         /* Overflow possible, we know nothing */
3708                         dst_reg->umin_value = 0;
3709                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3710                 } else {
3711                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
3712                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
3713                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
3714                 }
3715                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3716                 break;
3717         case BPF_MUL:
3718                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3719                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
3720                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
3721                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
3722                         __update_reg_bounds(dst_reg);
3723                         break;
3724                 }
3725                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
3726                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
3727                  */
3728                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
3729                         /* Potential overflow, we know nothing */
3730                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
3731                         /* (except what we can learn from the var_off) */
3732                         __update_reg_bounds(dst_reg);
3733                         break;
3734                 }
3735                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
3736                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
3737                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
3738                         /* Overflow possible, we know nothing */
3739                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3740                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3741                 } else {
3742                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3743                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3744                 }
3745                 break;
3746         case BPF_AND:
3747                 if (src_known && dst_known) {
3748                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
3749                                                   src_reg.var_off.value);
3750                         break;
3751                 }
3752                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
3753                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
3754                  */
3755                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3756                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
3757                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
3758                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
3759                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
3760                          * ain't nobody got time for that.
3761                          */
3762                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3763                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3764                 } else {
3765                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
3766                          * cast result into s64.
3767                          */
3768                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3769                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3770                 }
3771                 /* We may learn something more from the var_off */
3772                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3773                 break;
3774         case BPF_OR:
3775                 if (src_known && dst_known) {
3776                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
3777                                                   src_reg.var_off.value);
3778                         break;
3779                 }
3780                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
3781                  * maximum of the operands' minima
3782                  */
3783                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
3784                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
3785                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
3786                                       dst_reg->var_off.mask;
3787                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
3788                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
3789                          * ain't nobody got time for that.
3790                          */
3791                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3792                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3793                 } else {
3794                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
3795                          * cast result into s64.
3796                          */
3797                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
3798                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
3799                 }
3800                 /* We may learn something more from the var_off */
3801                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3802                 break;
3803         case BPF_LSH:
3804                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3805                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3806                          * This includes shifts by a negative number.
3807                          */
3808                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3809                         break;
3810                 }
3811                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
3812                  * up from var_off)
3813                  */
3814                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3815                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3816                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
3817                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
3818                         dst_reg->umin_value = 0;
3819                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3820                 } else {
3821                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
3822                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
3823                 }
3824                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3825                 /* We may learn something more from the var_off */
3826                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3827                 break;
3828         case BPF_RSH:
3829                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3830                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3831                          * This includes shifts by a negative number.
3832                          */
3833                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3834                         break;
3835                 }
3836                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
3837                  * be negative, then either:
3838                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
3839                  *    unknown, so we lose our signed bounds
3840                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
3841                  *    signed bounds
3842                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
3843                  *    about the result
3844                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
3845                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
3846                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
3847                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
3848                  * var_off of the result.
3849                  */
3850                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
3851                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
3852                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3853                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
3854                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
3855                 /* We may learn something more from the var_off */
3856                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3857                 break;
3858         case BPF_ARSH:
3859                 if (umax_val >= insn_bitness) {
3860                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
3861                          * This includes shifts by a negative number.
3862                          */
3863                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3864                         break;
3865                 }
3866
3867                 /* Upon reaching here, src_known is true and
3868                  * umax_val is equal to umin_val.
3869                  */
3870                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
3871                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
3872                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val);
3873
3874                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
3875                  * dst_reg var_off to refine the result.
3876                  */
3877                 dst_reg->umin_value = 0;
3878                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
3879                 __update_reg_bounds(dst_reg);
3880                 break;
3881         default:
3882                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3883                 break;
3884         }
3885
3886         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
3887                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
3888                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
3889         }
3890
3891         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
3892         __reg_bound_offset(dst_reg);
3893         return 0;
3894 }
3895
3896 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
3897  * and var_off.
3898  */
3899 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
3900                                    struct bpf_insn *insn)
3901 {
3902         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3903         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3904         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
3905         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
3906         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3907
3908         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
3909         src_reg = NULL;
3910         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
3911                 ptr_reg = dst_reg;
3912         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
3913                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
3914                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
3915                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
3916                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
3917                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
3918                                  * pointer subtraction
3919                                  */
3920                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
3921                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
3922                                         return 0;
3923                                 }
3924                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
3925                                         insn->dst_reg,
3926                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
3927                                 return -EACCES;
3928                         } else {
3929                                 /* scalar += pointer
3930                                  * This is legal, but we have to reverse our
3931                                  * src/dest handling in computing the range
3932                                  */
3933                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3934                                                                src_reg, dst_reg);
3935                         }
3936                 } else if (ptr_reg) {
3937                         /* pointer += scalar */
3938                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3939                                                        dst_reg, src_reg);
3940                 }
3941         } else {
3942                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
3943                  * need to be able to read from this state.
3944                  */
3945                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
3946                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
3947                 src_reg = &off_reg;
3948                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
3949                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
3950                                                        ptr_reg, src_reg);
3951         }
3952
3953         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
3954         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
3955                 print_verifier_state(env, state);
3956                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
3957                 return -EINVAL;
3958         }
3959         if (WARN_ON(!src_reg)) {
3960                 print_verifier_state(env, state);
3961                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
3962                 return -EINVAL;
3963         }
3964         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
3965 }
3966
3967 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
3968 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3969 {
3970         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3971         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3972         int err;
3973
3974         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
3975                 if (opcode == BPF_NEG) {
3976                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
3977                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3978                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
3979                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
3980                                 return -EINVAL;
3981                         }
3982                 } else {
3983                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3984                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
3985                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
3986                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
3987                                 return -EINVAL;
3988                         }
3989                 }
3990
3991                 /* check src operand */
3992                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3993                 if (err)
3994                         return err;
3995
3996                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
3997                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
3998                                 insn->dst_reg);
3999                         return -EACCES;
4000                 }
4001
4002                 /* check dest operand */
4003                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
4004                 if (err)
4005                         return err;
4006
4007         } else if (opcode == BPF_MOV) {
4008
4009                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4010                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
4011                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4012                                 return -EINVAL;
4013                         }
4014
4015                         /* check src operand */
4016                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4017                         if (err)
4018                                 return err;
4019                 } else {
4020                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
4021                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4022                                 return -EINVAL;
4023                         }
4024                 }
4025
4026                 /* check dest operand, mark as required later */
4027                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
4028                 if (err)
4029                         return err;
4030
4031                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4032                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
4033                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
4034
4035                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4036                                 /* case: R1 = R2
4037                                  * copy register state to dest reg
4038                                  */
4039                                 *dst_reg = *src_reg;
4040                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
4041                         } else {
4042                                 /* R1 = (u32) R2 */
4043                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4044                                         verbose(env,
4045                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
4046                                                 insn->src_reg);
4047                                         return -EACCES;
4048                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
4049                                         *dst_reg = *src_reg;
4050                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
4051                                 } else {
4052                                         mark_reg_unknown(env, regs,
4053                                                          insn->dst_reg);
4054                                 }
4055                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4056                         }
4057                 } else {
4058                         /* case: R = imm
4059                          * remember the value we stored into this reg
4060                          */
4061                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
4062                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4063                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
4064                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4065                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
4066                                                  insn->imm);
4067                         } else {
4068                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
4069                                                  (u32)insn->imm);
4070                         }
4071                 }
4072
4073         } else if (opcode > BPF_END) {
4074                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
4075                 return -EINVAL;
4076
4077         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
4078
4079                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4080                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
4081                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
4082                                 return -EINVAL;
4083                         }
4084                         /* check src1 operand */
4085                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4086                         if (err)
4087                                 return err;
4088                 } else {
4089                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
4090                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
4091                                 return -EINVAL;
4092                         }
4093                 }
4094
4095                 /* check src2 operand */
4096                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4097                 if (err)
4098                         return err;
4099
4100                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
4101                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
4102                         verbose(env, "div by zero\n");
4103                         return -EINVAL;
4104                 }
4105
4106                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
4107                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
4108                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
4109
4110                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
4111                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
4112                                 return -EINVAL;
4113                         }
4114                 }
4115
4116                 /* check dest operand */
4117                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
4118                 if (err)
4119                         return err;
4120
4121                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
4122         }
4123
4124         return 0;
4125 }
4126
4127 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
4128                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
4129                                    enum bpf_reg_type type,
4130                                    bool range_right_open)
4131 {
4132         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4133         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
4134         u16 new_range;
4135         int i, j;
4136
4137         if (dst_reg->off < 0 ||
4138             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
4139                 /* This doesn't give us any range */
4140                 return;
4141
4142         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
4143             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
4144                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
4145                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
4146                  */
4147                 return;
4148
4149         new_range = dst_reg->off;
4150         if (range_right_open)
4151                 new_range--;
4152
4153         /* Examples for register markings:
4154          *
4155          * pkt_data in dst register:
4156          *
4157          *   r2 = r3;
4158          *   r2 += 8;
4159          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
4160          *   <access okay>
4161          *
4162          *   r2 = r3;
4163          *   r2 += 8;
4164          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
4165          *   <handle exception>
4166          *
4167          *   Where:
4168          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
4169          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
4170          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
4171          *
4172          * pkt_data in src register:
4173          *
4174          *   r2 = r3;
4175          *   r2 += 8;
4176          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
4177          *   <handle exception>
4178          *
4179          *   r2 = r3;
4180          *   r2 += 8;
4181          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
4182          *   <access okay>
4183          *
4184          *   Where:
4185          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
4186          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
4187          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
4188          *
4189          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
4190          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
4191          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
4192          * the check.
4193          */
4194
4195         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
4196          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
4197          * the range won't allow anything.
4198          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
4199          */
4200         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
4201                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
4202                         /* keep the maximum range already checked */
4203                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
4204
4205         for (j = 0; j <= vstate->curframe; j++) {
4206                 state = vstate->frame[j];
4207                 bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
4208                         if (!reg)
4209                                 continue;
4210                         if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
4211                                 reg->range = max(reg->range, new_range);
4212                 }
4213         }
4214 }
4215
4216 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
4217  * and return:
4218  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
4219  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
4220  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
4221  */
4222 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
4223                            bool is_jmp32)
4224 {
4225         struct bpf_reg_state reg_lo;
4226         s64 sval;
4227
4228         if (__is_pointer_value(false, reg))
4229                 return -1;
4230
4231         if (is_jmp32) {
4232                 reg_lo = *reg;
4233                 reg = &reg_lo;
4234                 /* For JMP32, only low 32 bits are compared, coerce_reg_to_size
4235                  * could truncate high bits and update umin/umax according to
4236                  * information of low bits.
4237                  */
4238                 coerce_reg_to_size(reg, 4);
4239                 /* smin/smax need special handling. For example, after coerce,
4240                  * if smin_value is 0x00000000ffffffffLL, the value is -1 when
4241                  * used as operand to JMP32. It is a negative number from s32's
4242                  * point of view, while it is a positive number when seen as
4243                  * s64. The smin/smax are kept as s64, therefore, when used with
4244                  * JMP32, they need to be transformed into s32, then sign
4245                  * extended back to s64.
4246                  *
4247                  * Also, smin/smax were copied from umin/umax. If umin/umax has
4248                  * different sign bit, then min/max relationship doesn't
4249                  * maintain after casting into s32, for this case, set smin/smax
4250                  * to safest range.
4251                  */
4252                 if ((reg->umax_value ^ reg->umin_value) &
4253                     (1ULL << 31)) {
4254                         reg->smin_value = S32_MIN;
4255                         reg->smax_value = S32_MAX;
4256                 }
4257                 reg->smin_value = (s64)(s32)reg->smin_value;
4258                 reg->smax_value = (s64)(s32)reg->smax_value;
4259
4260                 val = (u32)val;
4261                 sval = (s64)(s32)val;
4262         } else {
4263                 sval = (s64)val;
4264         }
4265
4266         switch (opcode) {
4267         case BPF_JEQ:
4268                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
4269                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
4270                 break;
4271         case BPF_JNE:
4272                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
4273                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
4274                 break;
4275         case BPF_JSET:
4276                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
4277                         return 1;
4278                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
4279                         return 0;
4280                 break;
4281         case BPF_JGT:
4282                 if (reg->umin_value > val)
4283                         return 1;
4284                 else if (reg->umax_value <= val)
4285                         return 0;
4286                 break;
4287         case BPF_JSGT:
4288                 if (reg->smin_value > sval)
4289                         return 1;
4290                 else if (reg->smax_value < sval)
4291                         return 0;
4292                 break;
4293         case BPF_JLT:
4294                 if (reg->umax_value < val)
4295                         return 1;
4296                 else if (reg->umin_value >= val)
4297                         return 0;
4298                 break;
4299         case BPF_JSLT:
4300                 if (reg->smax_value < sval)
4301                         return 1;
4302                 else if (reg->smin_value >= sval)
4303                         return 0;
4304                 break;
4305         case BPF_JGE:
4306                 if (reg->umin_value >= val)
4307                         return 1;
4308                 else if (reg->umax_value < val)
4309                         return 0;
4310                 break;
4311         case BPF_JSGE:
4312                 if (reg->smin_value >= sval)
4313                         return 1;
4314                 else if (reg->smax_value < sval)
4315                         return 0;
4316                 break;
4317         case BPF_JLE:
4318                 if (reg->umax_value <= val)
4319                         return 1;
4320                 else if (reg->umin_value > val)
4321                         return 0;
4322                 break;
4323         case BPF_JSLE:
4324                 if (reg->smax_value <= sval)
4325                         return 1;
4326                 else if (reg->smin_value > sval)
4327                         return 0;
4328                 break;
4329         }
4330
4331         return -1;
4332 }
4333
4334 /* Generate min value of the high 32-bit from TNUM info. */
4335 static u64 gen_hi_min(struct tnum var)
4336 {
4337         return var.value & ~0xffffffffULL;
4338 }
4339
4340 /* Generate max value of the high 32-bit from TNUM info. */
4341 static u64 gen_hi_max(struct tnum var)
4342 {
4343         return (var.value | var.mask) & ~0xffffffffULL;
4344 }
4345
4346 /* Return true if VAL is compared with a s64 sign extended from s32, and they
4347  * are with the same signedness.
4348  */
4349 static bool cmp_val_with_extended_s64(s64 sval, struct bpf_reg_state *reg)
4350 {
4351         return ((s32)sval >= 0 &&
4352                 reg->smin_value >= 0 && reg->smax_value <= S32_MAX) ||
4353                ((s32)sval < 0 &&
4354                 reg->smax_value <= 0 && reg->smin_value >= S32_MIN);
4355 }
4356
4357 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
4358  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
4359  * simply doing a BPF_K check.
4360  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
4361  */
4362 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
4363                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
4364                             u8 opcode, bool is_jmp32)
4365 {
4366         s64 sval;
4367
4368         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
4369          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
4370          * the same object, but we don't bother with that.
4371          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
4372          * only need to check one of them for pointerness.
4373          */
4374         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
4375                 return;
4376
4377         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
4378         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
4379
4380         switch (opcode) {
4381         case BPF_JEQ:
4382         case BPF_JNE:
4383         {
4384                 struct bpf_reg_state *reg =
4385                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
4386
4387                 /* For BPF_JEQ, if this is false we know nothing Jon Snow, but
4388                  * if it is true we know the value for sure. Likewise for
4389                  * BPF_JNE.
4390                  */
4391                 if (is_jmp32) {
4392                         u64 old_v = reg->var_off.value;
4393                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
4394
4395                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
4396                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
4397                 } else {
4398                         __mark_reg_known(reg, val);
4399                 }
4400                 break;
4401         }
4402         case BPF_JSET:
4403                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
4404                                               tnum_const(~val));
4405                 if (is_power_of_2(val))
4406                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
4407                                                     tnum_const(val));
4408                 break;
4409         case BPF_JGE:
4410         case BPF_JGT:
4411         {
4412                 u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
4413                 u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
4414
4415                 if (is_jmp32) {
4416                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
4417                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
4418                 }
4419                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
4420                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
4421                 break;
4422         }
4423         case BPF_JSGE:
4424         case BPF_JSGT:
4425         {
4426                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
4427                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
4428
4429                 /* If the full s64 was not sign-extended from s32 then don't
4430                  * deduct further info.
4431                  */
4432                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
4433                         break;
4434                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
4435                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
4436                 break;
4437         }
4438         case BPF_JLE:
4439         case BPF_JLT:
4440         {
4441                 u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
4442                 u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
4443
4444                 if (is_jmp32) {
4445                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
4446                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
4447                 }
4448                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
4449                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
4450                 break;
4451         }
4452         case BPF_JSLE:
4453         case BPF_JSLT:
4454         {
4455                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
4456                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
4457
4458                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
4459                         break;
4460                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
4461                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
4462                 break;
4463         }
4464         default:
4465                 break;
4466         }
4467
4468         __reg_deduce_bounds(false_reg);
4469         __reg_deduce_bounds(true_reg);
4470         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4471         __reg_bound_offset(false_reg);
4472         __reg_bound_offset(true_reg);
4473         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4474          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4475          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4476          */
4477         __update_reg_bounds(false_reg);
4478         __update_reg_bounds(true_reg);
4479 }
4480
4481 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
4482  * the variable reg.
4483  */
4484 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
4485                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
4486                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
4487 {
4488         s64 sval;
4489
4490         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
4491                 return;
4492
4493         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
4494         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
4495
4496         switch (opcode) {
4497         case BPF_JEQ:
4498         case BPF_JNE:
4499         {
4500                 struct bpf_reg_state *reg =
4501                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
4502
4503                 if (is_jmp32) {
4504                         u64 old_v = reg->var_off.value;
4505                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
4506
4507                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
4508                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
4509                 } else {
4510                         __mark_reg_known(reg, val);
4511                 }
4512                 break;
4513         }
4514         case BPF_JSET:
4515                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
4516                                               tnum_const(~val));
4517                 if (is_power_of_2(val))
4518                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
4519                                                     tnum_const(val));
4520                 break;
4521         case BPF_JGE:
4522         case BPF_JGT:
4523         {
4524                 u64 false_umin = opcode == BPF_JGT ? val    : val + 1;
4525                 u64 true_umax = opcode == BPF_JGT ? val - 1 : val;
4526
4527                 if (is_jmp32) {
4528                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
4529                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
4530                 }
4531                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
4532                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
4533                 break;
4534         }
4535         case BPF_JSGE:
4536         case BPF_JSGT:
4537         {
4538                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval + 1;
4539                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval - 1 : sval;
4540
4541                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
4542                         break;
4543                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
4544                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
4545                 break;
4546         }
4547         case BPF_JLE:
4548         case BPF_JLT:
4549         {
4550                 u64 false_umax = opcode == BPF_JLT ? val    : val - 1;
4551                 u64 true_umin = opcode == BPF_JLT ? val + 1 : val;
4552
4553                 if (is_jmp32) {
4554                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
4555                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
4556                 }
4557                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
4558                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
4559                 break;
4560         }
4561         case BPF_JSLE:
4562         case BPF_JSLT:
4563         {
4564                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval - 1;
4565                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval + 1 : sval;
4566
4567                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
4568                         break;
4569                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
4570                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
4571                 break;
4572         }
4573         default:
4574                 break;
4575         }
4576
4577         __reg_deduce_bounds(false_reg);
4578         __reg_deduce_bounds(true_reg);
4579         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4580         __reg_bound_offset(false_reg);
4581         __reg_bound_offset(true_reg);
4582         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4583          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4584          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4585          */
4586         __update_reg_bounds(false_reg);
4587         __update_reg_bounds(true_reg);
4588 }
4589
4590 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
4591 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
4592                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
4593 {
4594         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
4595                                                         dst_reg->umin_value);
4596         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
4597                                                         dst_reg->umax_value);
4598         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
4599                                                         dst_reg->smin_value);
4600         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
4601                                                         dst_reg->smax_value);
4602         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
4603                                                              dst_reg->var_off);
4604         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
4605         __update_reg_bounds(src_reg);
4606         __update_reg_bounds(dst_reg);
4607         /* We might have learned something about the sign bit. */
4608         __reg_deduce_bounds(src_reg);
4609         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4610         /* We might have learned some bits from the bounds. */
4611         __reg_bound_offset(src_reg);
4612         __reg_bound_offset(dst_reg);
4613         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
4614          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
4615          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
4616          */
4617         __update_reg_bounds(src_reg);
4618         __update_reg_bounds(dst_reg);
4619 }
4620
4621 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
4622                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
4623                                 struct bpf_reg_state *false_src,
4624                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
4625                                 u8 opcode)
4626 {
4627         switch (opcode) {
4628         case BPF_JEQ:
4629                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
4630                 break;
4631         case BPF_JNE:
4632                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
4633                 break;
4634         }
4635 }
4636
4637 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
4638                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
4639                                  bool is_null)
4640 {
4641         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
4642                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
4643                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
4644                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
4645                  */
4646                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
4647                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
4648                                  reg->off)) {
4649                         __mark_reg_known_zero(reg);
4650                         reg->off = 0;
4651                 }
4652                 if (is_null) {
4653                         reg->type = SCALAR_VALUE;
4654                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
4655                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
4656                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
4657                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
4658                         } else {
4659                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4660                         }
4661                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4662                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
4663                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
4664                         reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
4665                 } else if (reg->type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
4666                         reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
4667                 }
4668                 if (is_null || !(reg_is_refcounted(reg) ||
4669                                  reg_may_point_to_spin_lock(reg))) {
4670                         /* We don't need id from this point onwards anymore,
4671                          * thus we should better reset it, so that state
4672                          * pruning has chances to take effect.
4673                          */
4674                         reg->id = 0;
4675                 }
4676         }
4677 }
4678
4679 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
4680  * be folded together at some point.
4681  */
4682 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
4683                                   bool is_null)
4684 {
4685         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4686         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
4687         u32 id = regs[regno].id;
4688         int i, j;
4689
4690         if (reg_is_refcounted_or_null(&regs[regno]) && is_null)
4691                 release_reference_state(state, id);
4692
4693         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
4694                 mark_ptr_or_null_reg(state, &regs[i], id, is_null);
4695
4696         for (j = 0; j <= vstate->curframe; j++) {
4697                 state = vstate->frame[j];
4698                 bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
4699                         if (!reg)
4700                                 continue;
4701                         mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
4702                 }
4703         }
4704 }
4705
4706 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
4707                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
4708                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
4709                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
4710                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
4711 {
4712         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
4713                 return false;
4714
4715         /* Pointers are always 64-bit. */
4716         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
4717                 return false;
4718
4719         switch (BPF_OP(insn->code)) {
4720         case BPF_JGT:
4721                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4722                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4723                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4724                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4725                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
4726                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
4727                                                dst_reg->type, false);
4728                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4729                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4730                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4731                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4732                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
4733                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
4734                                                src_reg->type, true);
4735                 } else {
4736                         return false;
4737                 }
4738                 break;
4739         case BPF_JLT:
4740                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4741                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4742                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4743                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4744                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
4745                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
4746                                                dst_reg->type, true);
4747                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4748                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4749                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4750                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4751                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
4752                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
4753                                                src_reg->type, false);
4754                 } else {
4755                         return false;
4756                 }
4757                 break;
4758         case BPF_JGE:
4759                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4760                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4761                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4762                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4763                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
4764                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
4765                                                dst_reg->type, true);
4766                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4767                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4768                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4769                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4770                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
4771                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
4772                                                src_reg->type, false);
4773                 } else {
4774                         return false;
4775                 }
4776                 break;
4777         case BPF_JLE:
4778                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
4779                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
4780                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
4781                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
4782                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
4783                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
4784                                                dst_reg->type, false);
4785                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
4786                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
4787                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
4788                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
4789                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
4790                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
4791                                                src_reg->type, true);
4792                 } else {
4793                         return false;
4794                 }
4795                 break;
4796         default:
4797                 return false;
4798         }
4799
4800         return true;
4801 }
4802
4803 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
4804                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
4805 {
4806         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
4807         struct bpf_verifier_state *other_branch;
4808         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
4809         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs;
4810         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4811         bool is_jmp32;
4812         int err;
4813
4814         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
4815         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
4816                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
4817                 return -EINVAL;
4818         }
4819
4820         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4821                 if (insn->imm != 0) {
4822                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
4823                         return -EINVAL;
4824                 }
4825
4826                 /* check src1 operand */
4827                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4828                 if (err)
4829                         return err;
4830
4831                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4832                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
4833                                 insn->src_reg);
4834                         return -EACCES;
4835                 }
4836         } else {
4837                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
4838                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
4839                         return -EINVAL;
4840                 }
4841         }
4842
4843         /* check src2 operand */
4844         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4845         if (err)
4846                 return err;
4847
4848         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
4849         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
4850
4851         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
4852                 int pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm, opcode,
4853                                            is_jmp32);
4854
4855                 if (pred == 1) {
4856                          /* only follow the goto, ignore fall-through */
4857                         *insn_idx += insn->off;
4858                         return 0;
4859                 } else if (pred == 0) {
4860                         /* only follow fall-through branch, since
4861                          * that's where the program will go
4862                          */
4863                         return 0;
4864                 }
4865         }
4866
4867         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
4868                                   false);
4869         if (!other_branch)
4870                 return -EFAULT;
4871         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
4872
4873         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
4874          * our min/max values for our dst register.
4875          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
4876          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
4877          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
4878          * comparable.
4879          */
4880         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4881                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
4882                 struct bpf_reg_state lo_reg0 = *dst_reg;
4883                 struct bpf_reg_state lo_reg1 = *src_reg;
4884                 struct bpf_reg_state *src_lo, *dst_lo;
4885
4886                 dst_lo = &lo_reg0;
4887                 src_lo = &lo_reg1;
4888                 coerce_reg_to_size(dst_lo, 4);
4889                 coerce_reg_to_size(src_lo, 4);
4890
4891                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
4892                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
4893                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
4894                             (is_jmp32 && tnum_is_const(src_lo->var_off)))
4895                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
4896                                                 dst_reg,
4897                                                 is_jmp32
4898                                                 ? src_lo->var_off.value
4899                                                 : src_reg->var_off.value,
4900                                                 opcode, is_jmp32);
4901                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
4902                                  (is_jmp32 && tnum_is_const(dst_lo->var_off)))
4903                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
4904                                                     src_reg,
4905                                                     is_jmp32
4906                                                     ? dst_lo->var_off.value
4907                                                     : dst_reg->var_off.value,
4908                                                     opcode, is_jmp32);
4909                         else if (!is_jmp32 &&
4910                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
4911                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
4912                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
4913                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
4914                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
4915                 }
4916         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
4917                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
4918                                         dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
4919         }
4920
4921         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
4922          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
4923          *       which will never be JMP32.
4924          */
4925         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
4926             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
4927             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
4928                 /* Mark all identical registers in each branch as either
4929                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
4930                  */
4931                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
4932                                       opcode == BPF_JNE);
4933                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
4934                                       opcode == BPF_JEQ);
4935         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
4936                                            this_branch, other_branch) &&
4937                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
4938                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
4939                         insn->dst_reg);
4940                 return -EACCES;
4941         }
4942         if (env->log.level)
4943                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
4944         return 0;
4945 }
4946
4947 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4948 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
4949 {
4950         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
4951
4952         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
4953 }
4954
4955 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
4956 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4957 {
4958         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4959         int err;
4960
4961         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
4962                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
4963                 return -EINVAL;
4964         }
4965         if (insn->off != 0) {
4966                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
4967                 return -EINVAL;
4968         }
4969
4970         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
4971         if (err)
4972                 return err;
4973
4974         if (insn->src_reg == 0) {
4975                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
4976
4977                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
4978                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
4979                 return 0;
4980         }
4981
4982         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
4983         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
4984
4985         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
4986         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
4987         return 0;
4988 }
4989
4990 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
4991 {
4992         switch (type) {
4993         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
4994         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
4995         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
4996                 return true;
4997         default:
4998                 return false;
4999         }
5000 }
5001
5002 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
5003  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
5004  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
5005  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
5006  *
5007  * Implicit input:
5008  *   ctx == skb == R6 == CTX
5009  *
5010  * Explicit input:
5011  *   SRC == any register
5012  *   IMM == 32-bit immediate
5013  *
5014  * Output:
5015  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
5016  */
5017 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5018 {
5019         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5020         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
5021         int i, err;
5022
5023         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
5024                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
5025                 return -EINVAL;
5026         }
5027
5028         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
5029                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5030                 return -EINVAL;
5031         }
5032
5033         if (env->subprog_cnt > 1) {
5034                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
5035                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
5036                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
5037                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
5038                  * all functions in order to make proper register save/restore
5039                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
5040                  */
5041                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
5042                 return -EINVAL;
5043         }
5044
5045         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
5046             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
5047             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
5048                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
5049                 return -EINVAL;
5050         }
5051
5052         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
5053         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
5054         if (err)
5055                 return err;
5056
5057         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
5058          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
5059          * reference leak.
5060          */
5061         err = check_reference_leak(env);
5062         if (err) {
5063                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
5064                 return err;
5065         }
5066
5067         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
5068                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
5069                 return -EINVAL;
5070         }
5071
5072         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
5073                 verbose(env,
5074                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
5075                 return -EINVAL;
5076         }
5077
5078         if (mode == BPF_IND) {
5079                 /* check explicit source operand */
5080                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5081                 if (err)
5082                         return err;
5083         }
5084
5085         /* reset caller saved regs to unreadable */
5086         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
5087                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
5088                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
5089         }
5090
5091         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
5092          * the value fetched from the packet.
5093          * Already marked as written above.
5094          */
5095         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
5096         return 0;
5097 }
5098
5099 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
5100 {
5101         struct bpf_reg_state *reg;
5102         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
5103
5104         switch (env->prog->type) {
5105         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
5106         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
5107         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
5108         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
5109         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
5110                 break;
5111         default:
5112                 return 0;
5113         }
5114
5115         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
5116         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
5117                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
5118                         reg_type_str[reg->type]);
5119                 return -EINVAL;
5120         }
5121
5122         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
5123                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
5124                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
5125                         char tn_buf[48];
5126
5127                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
5128                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
5129                 } else {
5130                         verbose(env, "has unknown scalar value");
5131                 }
5132                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
5133                 return -EINVAL;
5134         }
5135         return 0;
5136 }
5137
5138 /* non-recursive DFS pseudo code
5139  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
5140  * 2      label v as discovered
5141  * 3      let S be a stack
5142  * 4      S.push(v)
5143  * 5      while S is not empty
5144  * 6            t <- S.pop()
5145  * 7            if t is what we're looking for:
5146  * 8                return t
5147  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
5148  * 10               if edge e is already labelled
5149  * 11                   continue with the next edge
5150  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
5151  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
5152  * 14                   label e as tree-edge
5153  * 15                   label w as discovered
5154  * 16                   S.push(w)
5155  * 17                   continue at 5
5156  * 18               else if vertex w is discovered
5157  * 19                   label e as back-edge
5158  * 20               else
5159  * 21                   // vertex w is explored
5160  * 22                   label e as forward- or cross-edge
5161  * 23           label t as explored
5162  * 24           S.pop()
5163  *
5164  * convention:
5165  * 0x10 - discovered
5166  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
5167  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
5168  * 0x20 - explored
5169  */
5170
5171 enum {
5172         DISCOVERED = 0x10,
5173         EXPLORED = 0x20,
5174         FALLTHROUGH = 1,
5175         BRANCH = 2,
5176 };
5177
5178 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
5179
5180 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
5181 static int cur_stack;   /* current stack index */
5182 static int *insn_state;
5183
5184 /* t, w, e - match pseudo-code above:
5185  * t - index of current instruction
5186  * w - next instruction
5187  * e - edge
5188  */
5189 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
5190 {
5191         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
5192                 return 0;
5193
5194         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
5195                 return 0;
5196
5197         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
5198                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
5199                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
5200                 return -EINVAL;
5201         }
5202
5203         if (e == BRANCH)
5204                 /* mark branch target for state pruning */
5205                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
5206
5207         if (insn_state[w] == 0) {
5208                 /* tree-edge */
5209                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
5210                 insn_state[w] = DISCOVERED;
5211                 if (cur_stack >= env->prog->len)
5212                         return -E2BIG;
5213                 insn_stack[cur_stack++] = w;
5214                 return 1;
5215         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
5216                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
5217                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
5218                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
5219                 return -EINVAL;
5220         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
5221                 /* forward- or cross-edge */
5222                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
5223         } else {
5224                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
5225                 return -EFAULT;
5226         }
5227         return 0;
5228 }
5229
5230 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
5231  * loop == back-edge in directed graph
5232  */
5233 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
5234 {
5235         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
5236         int insn_cnt = env->prog->len;
5237         int ret = 0;
5238         int i, t;
5239
5240         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5241         if (!insn_state)
5242                 return -ENOMEM;
5243
5244         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
5245         if (!insn_stack) {
5246                 kfree(insn_state);
5247                 return -ENOMEM;
5248         }
5249
5250         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
5251         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
5252         cur_stack = 1;
5253
5254 peek_stack:
5255         if (cur_stack == 0)
5256                 goto check_state;
5257         t = insn_stack[cur_stack - 1];
5258
5259         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP ||
5260             BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP32) {
5261                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
5262
5263                 if (opcode == BPF_EXIT) {
5264                         goto mark_explored;
5265                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
5266                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
5267                         if (ret == 1)
5268                                 goto peek_stack;
5269                         else if (ret < 0)
5270                                 goto err_free;
5271                         if (t + 1 < insn_cnt)
5272                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
5273                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
5274                                 env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
5275                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH, env);
5276                                 if (ret == 1)
5277                                         goto peek_stack;
5278                                 else if (ret < 0)
5279                                         goto err_free;
5280                         }
5281                 } else if (opcode == BPF_JA) {
5282                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
5283                                 ret = -EINVAL;
5284                                 goto err_free;
5285                         }
5286                         /* unconditional jump with single edge */
5287                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
5288                                         FALLTHROUGH, env);
5289                         if (ret == 1)
5290                                 goto peek_stack;
5291                         else if (ret < 0)
5292                                 goto err_free;
5293                         /* tell verifier to check for equivalent states
5294                          * after every call and jump
5295                          */
5296                         if (t + 1 < insn_cnt)
5297                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
5298                 } else {
5299                         /* conditional jump with two edges */
5300                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
5301                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
5302                         if (ret == 1)
5303                                 goto peek_stack;
5304                         else if (ret < 0)
5305                                 goto err_free;
5306
5307                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
5308                         if (ret == 1)
5309                                 goto peek_stack;
5310                         else if (ret < 0)
5311                                 goto err_free;
5312                 }
5313         } else {
5314                 /* all other non-branch instructions with single
5315                  * fall-through edge
5316                  */
5317                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
5318                 if (ret == 1)
5319                         goto peek_stack;
5320                 else if (ret < 0)
5321                         goto err_free;
5322         }
5323
5324 mark_explored:
5325         insn_state[t] = EXPLORED;
5326         if (cur_stack-- <= 0) {
5327                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
5328                 ret = -EFAULT;
5329                 goto err_free;
5330         }
5331         goto peek_stack;
5332
5333 check_state:
5334         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
5335                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
5336                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
5337                         ret = -EINVAL;
5338                         goto err_free;
5339                 }
5340         }
5341         ret = 0; /* cfg looks good */
5342
5343 err_free:
5344         kfree(insn_state);
5345         kfree(insn_stack);
5346         return ret;
5347 }
5348
5349 /* The minimum supported BTF func info size */
5350 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
5351 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
5352
5353 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
5354                           const union bpf_attr *attr,
5355                           union bpf_attr __user *uattr)
5356 {
5357         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
5358         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
5359         struct bpf_func_info *krecord;
5360         const struct btf_type *type;
5361         struct bpf_prog *prog;
5362         const struct btf *btf;
5363         void __user *urecord;
5364         u32 prev_offset = 0;
5365         int ret = 0;
5366
5367         nfuncs = attr->func_info_cnt;
5368         if (!nfuncs)
5369                 return 0;
5370
5371         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
5372                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
5373                 return -EINVAL;
5374         }
5375
5376         urec_size = attr->func_info_rec_size;
5377         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
5378             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
5379             urec_size % sizeof(u32)) {
5380                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
5381                 return -EINVAL;
5382         }
5383
5384         prog = env->prog;
5385         btf = prog->aux->btf;
5386
5387         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
5388         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
5389
5390         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
5391         if (!krecord)
5392                 return -ENOMEM;
5393
5394         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
5395                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
5396                 if (ret) {
5397                         if (ret == -E2BIG) {
5398                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
5399                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
5400                                  * out the rest of the record.
5401                                  */
5402                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
5403                                         ret = -EFAULT;
5404                         }
5405                         goto err_free;
5406                 }
5407
5408                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
5409                         ret = -EFAULT;
5410                         goto err_free;
5411                 }
5412
5413                 /* check insn_off */
5414                 if (i == 0) {
5415                         if (krecord[i].insn_off) {
5416                                 verbose(env,
5417                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
5418                                         krecord[i].insn_off);
5419                                 ret = -EINVAL;
5420                                 goto err_free;
5421                         }
5422                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
5423                         verbose(env,
5424                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
5425                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
5426                         ret = -EINVAL;
5427                         goto err_free;
5428                 }
5429
5430                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
5431                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
5432                         ret = -EINVAL;
5433                         goto err_free;
5434                 }
5435
5436                 /* check type_id */
5437                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
5438                 if (!type || BTF_INFO_KIND(type->info) != BTF_KIND_FUNC) {
5439                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
5440                                 krecord[i].type_id);
5441                         ret = -EINVAL;
5442                         goto err_free;
5443                 }
5444
5445                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
5446                 urecord += urec_size;
5447         }
5448
5449         prog->aux->func_info = krecord;
5450         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
5451         return 0;
5452
5453 err_free:
5454         kvfree(krecord);
5455         return ret;
5456 }
5457
5458 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
5459 {
5460         int i;
5461
5462         if (!env->prog->aux->func_info)
5463                 return;
5464
5465         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
5466                 env->prog->aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
5467 }
5468
5469 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
5470                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
5471 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
5472
5473 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
5474                           const union bpf_attr *attr,
5475                           union bpf_attr __user *uattr)
5476 {
5477         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
5478         struct bpf_subprog_info *sub;
5479         struct bpf_line_info *linfo;
5480         struct bpf_prog *prog;
5481         const struct btf *btf;
5482         void __user *ulinfo;
5483         int err;
5484
5485         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
5486         if (!nr_linfo)
5487                 return 0;
5488
5489         rec_size = attr->line_info_rec_size;
5490         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
5491             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
5492             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
5493                 return -EINVAL;
5494
5495         /* Need to zero it in case the userspace may
5496          * pass in a smaller bpf_line_info object.
5497          */
5498         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
5499                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
5500         if (!linfo)
5501                 return -ENOMEM;
5502
5503         prog = env->prog;
5504         btf = prog->aux->btf;
5505
5506         s = 0;
5507         sub = env->subprog_info;
5508         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
5509         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
5510         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
5511         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
5512                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
5513                 if (err) {
5514                         if (err == -E2BIG) {
5515                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
5516                                 if (put_user(expected_size,
5517                                              &uattr->line_info_rec_size))
5518                                         err = -EFAULT;
5519                         }
5520                         goto err_free;
5521                 }
5522
5523                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
5524                         err = -EFAULT;
5525                         goto err_free;
5526                 }
5527
5528                 /*
5529                  * Check insn_off to ensure
5530                  * 1) strictly increasing AND
5531                  * 2) bounded by prog->len
5532                  *
5533                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
5534                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
5535                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
5536                  * first sub also and the first sub must have
5537                  * subprog_info[0].start == 0.
5538                  */
5539                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
5540                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
5541                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
5542                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
5543                                 prog->len);
5544                         err = -EINVAL;
5545                         goto err_free;
5546                 }
5547
5548                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
5549                         verbose(env,
5550                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
5551                                 i);
5552                         err = -EINVAL;
5553                         goto err_free;
5554                 }
5555
5556                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
5557                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
5558                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
5559                         err = -EINVAL;
5560                         goto err_free;
5561                 }
5562
5563                 if (s != env->subprog_cnt) {
5564                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
5565                                 sub[s].linfo_idx = i;
5566                                 s++;
5567                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
5568                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
5569                                 err = -EINVAL;
5570                                 goto err_free;
5571                         }
5572                 }
5573
5574                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
5575                 ulinfo += rec_size;
5576         }
5577
5578         if (s != env->subprog_cnt) {
5579                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
5580                         env->subprog_cnt - s, s);
5581                 err = -EINVAL;
5582                 goto err_free;
5583         }
5584
5585         prog->aux->linfo = linfo;
5586         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
5587
5588         return 0;
5589
5590 err_free:
5591         kvfree(linfo);
5592         return err;
5593 }
5594
5595 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
5596                           const union bpf_attr *attr,
5597                           union bpf_attr __user *uattr)
5598 {
5599         struct btf *btf;
5600         int err;
5601
5602         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
5603                 return 0;
5604
5605         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
5606         if (IS_ERR(btf))
5607                 return PTR_ERR(btf);
5608         env->prog->aux->btf = btf;
5609
5610         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
5611         if (err)
5612                 return err;
5613
5614         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
5615         if (err)
5616                 return err;
5617
5618         return 0;
5619 }
5620
5621 /* check %cur's range satisfies %old's */
5622 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
5623                          struct bpf_reg_state *cur)
5624 {
5625         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
5626                old->umax_value >= cur->umax_value &&
5627                old->smin_value <= cur->smin_value &&
5628                old->smax_value >= cur->smax_value;
5629 }
5630
5631 /* Maximum number of register states that can exist at once */
5632 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
5633 struct idpair {
5634         u32 old;
5635         u32 cur;
5636 };
5637
5638 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
5639  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
5640  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
5641  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
5642  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
5643  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
5644  * that.
5645  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
5646  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
5647  */
5648 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
5649 {
5650         unsigned int i;
5651
5652         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
5653                 if (!idmap[i].old) {
5654                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
5655                         idmap[i].old = old_id;
5656                         idmap[i].cur = cur_id;
5657                         return true;
5658                 }
5659                 if (idmap[i].old == old_id)
5660                         return idmap[i].cur == cur_id;
5661         }
5662         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
5663         WARN_ON_ONCE(1);
5664         return false;
5665 }
5666
5667 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
5668                              struct bpf_func_state *st)
5669 {
5670         enum bpf_reg_liveness live;
5671         int i, j;
5672
5673         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
5674                 live = st->regs[i].live;
5675                 /* liveness must not touch this register anymore */
5676                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
5677                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
5678                         /* since the register is unused, clear its state
5679                          * to make further comparison simpler
5680                          */
5681                         __mark_reg_not_init(&st->regs[i]);
5682         }
5683
5684         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
5685                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
5686                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
5687                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
5688                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
5689                         __mark_reg_not_init(&st->stack[i].spilled_ptr);
5690                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
5691                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
5692                 }
5693         }
5694 }
5695
5696 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
5697                                  struct bpf_verifier_state *st)
5698 {
5699         int i;
5700
5701         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
5702                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
5703                 return;
5704
5705         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
5706                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
5707 }
5708
5709 /* the parentage chains form a tree.
5710  * the verifier states are added to state lists at given insn and
5711  * pushed into state stack for future exploration.
5712  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
5713  * stored in the state lists have their final liveness state already,
5714  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
5715  * the verifier explores other branches.
5716  * Example:
5717  * 1: r0 = 1
5718  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
5719  * 3: r0 = 2
5720  * 4: exit
5721  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
5722  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
5723  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
5724  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
5725  *
5726  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
5727  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
5728  * time means that all states below this branch were already explored and
5729  * their final liveness markes are already propagated.
5730  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
5731  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
5732  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
5733  * will not be used.
5734  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
5735  * to simplify state merging.
5736  *
5737  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
5738  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
5739  * the callsites
5740  */
5741 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
5742                               struct bpf_verifier_state *cur)
5743 {
5744         struct bpf_verifier_state_list *sl;
5745         int i;
5746
5747         sl = env->explored_states[insn];
5748         if (!sl)
5749                 return;
5750
5751         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
5752                 if (sl->state.curframe != cur->curframe)
5753                         goto next;
5754                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
5755                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
5756                                 goto next;
5757                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
5758 next:
5759                 sl = sl->next;
5760         }
5761 }
5762
5763 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
5764 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
5765                     struct idpair *idmap)
5766 {
5767         bool equal;
5768
5769         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
5770                 /* explored state didn't use this */
5771                 return true;
5772
5773         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
5774
5775         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
5776                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
5777                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
5778                  */
5779                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
5780
5781         if (equal)
5782                 return true;
5783
5784         if (rold->type == NOT_INIT)
5785                 /* explored state can't have used this */
5786                 return true;
5787         if (rcur->type == NOT_INIT)
5788                 return false;
5789         switch (rold->type) {
5790         case SCALAR_VALUE:
5791                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
5792                         /* new val must satisfy old val knowledge */
5793                         return range_within(rold, rcur) &&
5794                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
5795                 } else {
5796                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
5797                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
5798                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
5799                          * while pointers are not. We could make this safe in
5800                          * special cases if root is calling us, but it's
5801                          * probably not worth the hassle.
5802                          */
5803                         return false;
5804                 }
5805         case PTR_TO_MAP_VALUE:
5806                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
5807                  * everything else matches, we are OK.
5808                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
5809                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
5810                  * the rest of the prog is valid for one map element then
5811                  * it's valid for all map elements regardless of the key
5812                  * used in bpf_map_lookup()
5813                  */
5814                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
5815                        range_within(rold, rcur) &&
5816                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
5817         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
5818                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
5819                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
5820                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
5821                  * checked, doing so could have affected others with the same
5822                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
5823                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
5824                  */
5825                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
5826                         return false;
5827                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
5828                         return false;
5829                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
5830                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
5831         case PTR_TO_PACKET_META:
5832         case PTR_TO_PACKET:
5833                 if (rcur->type != rold->type)
5834                         return false;
5835                 /* We must have at least as much range as the old ptr
5836                  * did, so that any accesses which were safe before are
5837                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
5838                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
5839                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
5840                  */
5841                 if (rold->range > rcur->range)
5842                         return false;
5843                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
5844                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
5845                  */
5846                 if (rold->off != rcur->off)
5847                         return false;
5848                 /* id relations must be preserved */
5849                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
5850                         return false;
5851                 /* new val must satisfy old val knowledge */
5852                 return range_within(rold, rcur) &&
5853                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
5854         case PTR_TO_CTX:
5855         case CONST_PTR_TO_MAP:
5856         case PTR_TO_PACKET_END:
5857         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
5858         case PTR_TO_SOCKET:
5859         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
5860         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
5861         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
5862         case PTR_TO_TCP_SOCK:
5863         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
5864                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
5865                  * would have accepted
5866                  */
5867         default:
5868                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
5869                 return false;
5870         }
5871
5872         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
5873         WARN_ON_ONCE(1);
5874         return false;
5875 }
5876
5877 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
5878                       struct bpf_func_state *cur,
5879                       struct idpair *idmap)
5880 {
5881         int i, spi;
5882
5883         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
5884          * slots in the current stack, since explored(safe) state
5885          * didn't use them
5886          */
5887         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
5888                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
5889
5890                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
5891                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
5892                         /* explored state didn't use this */
5893                         continue;
5894                 }
5895
5896                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
5897                         continue;
5898
5899                 /* explored stack has more populated slots than current stack
5900                  * and these slots were used
5901                  */
5902                 if (i >= cur->allocated_stack)
5903                         return false;
5904
5905                 /* if old state was safe with misc data in the stack
5906                  * it will be safe with zero-initialized stack.
5907                  * The opposite is not true
5908                  */
5909                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
5910                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
5911                         continue;
5912                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
5913                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
5914                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
5915                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
5916                          * this verifier states are not equivalent,
5917                          * return false to continue verification of this path
5918                          */
5919                         return false;
5920                 if (i % BPF_REG_SIZE)
5921                         continue;
5922                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
5923                         continue;
5924                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
5925                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
5926                              idmap))
5927                         /* when explored and current stack slot are both storing
5928                          * spilled registers, check that stored pointers types
5929                          * are the same as well.
5930                          * Ex: explored safe path could have stored
5931                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
5932                          * but current path has stored:
5933                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
5934                          * such verifier states are not equivalent.
5935                          * return false to continue verification of this path
5936                          */
5937                         return false;
5938         }
5939         return true;
5940 }
5941
5942 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
5943 {
5944         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
5945                 return false;
5946         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
5947                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
5948 }
5949
5950 /* compare two verifier states
5951  *
5952  * all states stored in state_list are known to be valid, since
5953  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
5954  *
5955  * this function is called when verifier exploring different branches of
5956  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
5957  * more strict register state and more strict stack state then this execution
5958  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
5959  * concluded that more strict state leads to valid finish.
5960  *
5961  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
5962  * and explored stack state is more conservative than the current one.
5963  * Example:
5964  *       explored                   current
5965  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
5966  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
5967  *
5968  * In other words if current stack state (one being explored) has more
5969  * valid slots than old one that already passed validation, it means
5970  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
5971  *
5972  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
5973  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
5974  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
5975  */
5976 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
5977                               struct bpf_func_state *cur)
5978 {
5979         struct idpair *idmap;
5980         bool ret = false;
5981         int i;
5982
5983         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
5984         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
5985         if (!idmap)
5986                 return false;
5987
5988         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
5989                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
5990                         goto out_free;
5991         }
5992
5993         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
5994                 goto out_free;
5995
5996         if (!refsafe(old, cur))
5997                 goto out_free;
5998         ret = true;
5999 out_free:
6000         kfree(idmap);
6001         return ret;
6002 }
6003
6004 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
6005                          struct bpf_verifier_state *old,
6006                          struct bpf_verifier_state *cur)
6007 {
6008         int i;
6009
6010         if (old->curframe != cur->curframe)
6011                 return false;
6012
6013         /* Verification state from speculative execution simulation
6014          * must never prune a non-speculative execution one.
6015          */
6016         if (old->speculative && !cur->speculative)
6017                 return false;
6018
6019         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
6020                 return false;
6021
6022         /* for states to be equal callsites have to be the same
6023          * and all frame states need to be equivalent
6024          */
6025         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
6026                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
6027                         return false;
6028                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
6029                         return false;
6030         }
6031         return true;
6032 }
6033
6034 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
6035  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
6036  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
6037  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
6038  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
6039  * in mark_reg_read() is for.
6040  */
6041 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
6042                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
6043                               struct bpf_verifier_state *vparent)
6044 {
6045         int i, frame, err = 0;
6046         struct bpf_func_state *state, *parent;
6047
6048         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
6049                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
6050                      vparent->curframe, vstate->curframe);
6051                 return -EFAULT;
6052         }
6053         /* Propagate read liveness of registers... */
6054         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
6055         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
6056         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
6057                 if (vparent->frame[vparent->curframe]->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
6058                         continue;
6059                 if (vstate->frame[vstate->curframe]->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
6060                         err = mark_reg_read(env, &vstate->frame[vstate->curframe]->regs[i],
6061                                             &vparent->frame[vstate->curframe]->regs[i]);
6062                         if (err)
6063                                 return err;
6064                 }
6065         }
6066
6067         /* ... and stack slots */
6068         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
6069                 state = vstate->frame[frame];
6070                 parent = vparent->frame[frame];
6071                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
6072                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
6073                         if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
6074                                 continue;
6075                         if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
6076                                 mark_reg_read(env, &state->stack[i].spilled_ptr,
6077                                               &parent->stack[i].spilled_ptr);
6078                 }
6079         }
6080         return err;
6081 }
6082
6083 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
6084 {
6085         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
6086         struct bpf_verifier_state_list *sl;
6087         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
6088         int i, j, err, states_cnt = 0;
6089
6090         sl = env->explored_states[insn_idx];
6091         if (!sl)
6092                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
6093                  * be doing state search here
6094                  */
6095                 return 0;
6096
6097         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
6098
6099         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
6100                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
6101                         /* reached equivalent register/stack state,
6102                          * prune the search.
6103                          * Registers read by the continuation are read by us.
6104                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
6105                          * will prevent corresponding reads in the continuation
6106                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
6107                          * own state will get the read marks recorded, but
6108                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
6109                          * this state and will pop a new one.
6110                          */
6111                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
6112                         if (err)
6113                                 return err;
6114                         return 1;
6115                 }
6116                 sl = sl->next;
6117                 states_cnt++;
6118         }
6119
6120         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
6121                 return 0;
6122
6123         /* there were no equivalent states, remember current one.
6124          * technically the current state is not proven to be safe yet,
6125          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
6126          * or it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
6127          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
6128          * again on the way to bpf_exit
6129          */
6130         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
6131         if (!new_sl)
6132                 return -ENOMEM;
6133
6134         /* add new state to the head of linked list */
6135         new = &new_sl->state;
6136         err = copy_verifier_state(new, cur);
6137         if (err) {
6138                 free_verifier_state(new, false);
6139                 kfree(new_sl);
6140                 return err;
6141         }
6142         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
6143         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
6144         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
6145          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
6146          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
6147          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
6148          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
6149          * from callee with its full parentage chain, anyway.
6150          */
6151         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++)
6152                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
6153                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
6154         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
6155          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
6156          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
6157          * their parent and current state never has children yet.  Only
6158          * explored_states can get read marks.)
6159          */
6160         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
6161                 cur->frame[cur->curframe]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
6162
6163         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
6164         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
6165                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
6166                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
6167
6168                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
6169                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
6170                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
6171                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
6172                 }
6173         }
6174         return 0;
6175 }
6176
6177 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
6178 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
6179 {
6180         switch (type) {
6181         case PTR_TO_CTX:
6182         case PTR_TO_SOCKET:
6183         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6184         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6185         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6186         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6187         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6188                 return false;
6189         default:
6190                 return true;
6191         }
6192 }
6193
6194 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
6195  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
6196  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
6197  *
6198  * R1 = sock_ptr
6199  * goto X;
6200  * ...
6201  * R1 = some_other_valid_ptr;
6202  * goto X;
6203  * ...
6204  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
6205  */
6206 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
6207 {
6208         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
6209                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
6210 }
6211
6212 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
6213 {
6214         struct bpf_verifier_state *state;
6215         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
6216         struct bpf_reg_state *regs;
6217         int insn_cnt = env->prog->len, i;
6218         int insn_processed = 0;
6219         bool do_print_state = false;
6220
6221         env->prev_linfo = NULL;
6222
6223         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
6224         if (!state)
6225                 return -ENOMEM;
6226         state->curframe = 0;
6227         state->speculative = false;
6228         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
6229         if (!state->frame[0]) {
6230                 kfree(state);
6231                 return -ENOMEM;
6232         }
6233         env->cur_state = state;
6234         init_func_state(env, state->frame[0],
6235                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
6236                         0 /* frameno */,
6237                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
6238
6239         for (;;) {
6240                 struct bpf_insn *insn;
6241                 u8 class;
6242                 int err;
6243
6244                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
6245                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
6246                                 env->insn_idx, insn_cnt);
6247                         return -EFAULT;
6248                 }
6249
6250                 insn = &insns[env->insn_idx];
6251                 class = BPF_CLASS(insn->code);
6252
6253                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
6254                         verbose(env,
6255                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
6256                                 insn_processed);
6257                         return -E2BIG;
6258                 }
6259
6260                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
6261                 if (err < 0)
6262                         return err;
6263                 if (err == 1) {
6264                         /* found equivalent state, can prune the search */
6265                         if (env->log.level) {
6266                                 if (do_print_state)
6267                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
6268                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
6269                                                 env->cur_state->speculative ?
6270                                                 " (speculative execution)" : "");
6271                                 else
6272                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
6273                         }
6274                         goto process_bpf_exit;
6275                 }
6276
6277                 if (signal_pending(current))
6278                         return -EAGAIN;
6279
6280                 if (need_resched())
6281                         cond_resched();
6282
6283                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
6284                         if (env->log.level > 1)
6285                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
6286                         else
6287                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
6288                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
6289                                         env->cur_state->speculative ?
6290                                         " (speculative execution)" : "");
6291                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
6292                         do_print_state = false;
6293                 }
6294
6295                 if (env->log.level) {
6296                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
6297                                 .cb_print       = verbose,
6298                                 .private_data   = env,
6299                         };
6300
6301                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
6302                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
6303                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
6304                 }
6305
6306                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
6307                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
6308                                                            env->prev_insn_idx);
6309                         if (err)
6310                                 return err;
6311                 }
6312
6313                 regs = cur_regs(env);
6314                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
6315
6316                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
6317                         err = check_alu_op(env, insn);
6318                         if (err)
6319                                 return err;
6320
6321                 } else if (class == BPF_LDX) {
6322                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
6323
6324                         /* check for reserved fields is already done */
6325
6326                         /* check src operand */
6327                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6328                         if (err)
6329                                 return err;
6330
6331                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
6332                         if (err)
6333                                 return err;
6334
6335                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
6336
6337                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
6338                          * the state of dst_reg will be updated by this func
6339                          */
6340                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
6341                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
6342                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
6343                         if (err)
6344                                 return err;
6345
6346                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
6347
6348                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
6349                                 /* saw a valid insn
6350                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
6351                                  * save type to validate intersecting paths
6352                                  */
6353                                 *prev_src_type = src_reg_type;
6354
6355                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
6356                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
6357                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
6358                                  * with different pointer types:
6359                                  * src_reg == ctx in one branch and
6360                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
6361                                  * Reject it.
6362                                  */
6363                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
6364                                 return -EINVAL;
6365                         }
6366
6367                 } else if (class == BPF_STX) {
6368                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
6369
6370                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
6371                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
6372                                 if (err)
6373                                         return err;
6374                                 env->insn_idx++;
6375                                 continue;
6376                         }
6377
6378                         /* check src1 operand */
6379                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6380                         if (err)
6381                                 return err;
6382                         /* check src2 operand */
6383                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6384                         if (err)
6385                                 return err;
6386
6387                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
6388
6389                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
6390                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
6391                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
6392                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
6393                         if (err)
6394                                 return err;
6395
6396                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
6397
6398                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
6399                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
6400                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
6401                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
6402                                 return -EINVAL;
6403                         }
6404
6405                 } else if (class == BPF_ST) {
6406                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
6407                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
6408                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
6409                                 return -EINVAL;
6410                         }
6411                         /* check src operand */
6412                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6413                         if (err)
6414                                 return err;
6415
6416                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
6417                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
6418                                         insn->dst_reg,
6419                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
6420                                 return -EACCES;
6421                         }
6422
6423                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
6424                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
6425                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
6426                                                BPF_WRITE, -1, false);
6427                         if (err)
6428                                 return err;
6429
6430                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
6431                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6432
6433                         if (opcode == BPF_CALL) {
6434                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6435                                     insn->off != 0 ||
6436                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
6437                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
6438                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
6439                                     class == BPF_JMP32) {
6440                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
6441                                         return -EINVAL;
6442                                 }
6443
6444                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
6445                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
6446                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
6447                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
6448                                         return -EINVAL;
6449                                 }
6450                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
6451                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
6452                                 else
6453                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
6454                                 if (err)
6455                                         return err;
6456
6457                         } else if (opcode == BPF_JA) {
6458                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6459                                     insn->imm != 0 ||
6460                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
6461                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
6462                                     class == BPF_JMP32) {
6463                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
6464                                         return -EINVAL;
6465                                 }
6466
6467                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
6468                                 continue;
6469
6470                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
6471                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
6472                                     insn->imm != 0 ||
6473                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
6474                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
6475                                     class == BPF_JMP32) {
6476                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
6477                                         return -EINVAL;
6478                                 }
6479
6480                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
6481                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
6482                                         return -EINVAL;
6483                                 }
6484
6485                                 if (state->curframe) {
6486                                         /* exit from nested function */
6487                                         env->prev_insn_idx = env->insn_idx;
6488                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
6489                                         if (err)
6490                                                 return err;
6491                                         do_print_state = true;
6492                                         continue;
6493                                 }
6494
6495                                 err = check_reference_leak(env);
6496                                 if (err)
6497                                         return err;
6498
6499                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
6500                                  * to return the value from eBPF program.
6501                                  * Make sure that it's readable at this time
6502                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
6503                                  * something into it earlier
6504                                  */
6505                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
6506                                 if (err)
6507                                         return err;
6508
6509                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
6510                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
6511                                         return -EACCES;
6512                                 }
6513
6514                                 err = check_return_code(env);
6515                                 if (err)
6516                                         return err;
6517 process_bpf_exit:
6518                                 err = pop_stack(env, &env->prev_insn_idx,
6519                                                 &env->insn_idx);
6520                                 if (err < 0) {
6521                                         if (err != -ENOENT)
6522                                                 return err;
6523                                         break;
6524                                 } else {
6525                                         do_print_state = true;
6526                                         continue;
6527                                 }
6528                         } else {
6529                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
6530                                 if (err)
6531                                         return err;
6532                         }
6533                 } else if (class == BPF_LD) {
6534                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
6535
6536                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
6537                                 err = check_ld_abs(env, insn);
6538                                 if (err)
6539                                         return err;
6540
6541                         } else if (mode == BPF_IMM) {
6542                                 err = check_ld_imm(env, insn);
6543                                 if (err)
6544                                         return err;
6545
6546                                 env->insn_idx++;
6547                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
6548                         } else {
6549                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
6550                                 return -EINVAL;
6551                         }
6552                 } else {
6553                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
6554                         return -EINVAL;
6555                 }
6556
6557                 env->insn_idx++;
6558         }
6559
6560         verbose(env, "processed %d insns (limit %d), stack depth ",
6561                 insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS);
6562         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
6563                 u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
6564
6565                 verbose(env, "%d", depth);
6566                 if (i + 1 < env->subprog_cnt)
6567                         verbose(env, "+");
6568         }
6569         verbose(env, "\n");
6570         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
6571         return 0;
6572 }
6573
6574 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
6575 {
6576         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
6577                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
6578                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
6579                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
6580 }
6581
6582 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
6583 {
6584         switch (type) {
6585         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
6586         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
6587         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
6588         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
6589                 return true;
6590         default:
6591                 return false;
6592         }
6593 }
6594
6595 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
6596                                         struct bpf_map *map,
6597                                         struct bpf_prog *prog)
6598
6599 {
6600         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
6601          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
6602          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
6603          * triggered.
6604          */
6605         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
6606                 if (!check_map_prealloc(map)) {
6607                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
6608                         return -EINVAL;
6609                 }
6610                 if (map->inner_map_meta &&
6611                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
6612                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
6613                         return -EINVAL;
6614                 }
6615         }
6616
6617         if ((is_tracing_prog_type(prog->type) ||
6618              prog->type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) &&
6619             map_value_has_spin_lock(map)) {
6620                 verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
6621                 return -EINVAL;
6622         }
6623
6624         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
6625             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
6626                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
6627                 return -EINVAL;
6628         }
6629
6630         return 0;
6631 }
6632
6633 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
6634 {
6635         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
6636                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
6637 }
6638
6639 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
6640  * replace them with actual map pointers
6641  */
6642 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
6643 {
6644         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
6645         int insn_cnt = env->prog->len;
6646         int i, j, err;
6647
6648         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
6649         if (err)
6650                 return err;
6651
6652         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
6653                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
6654                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
6655                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
6656                         return -EINVAL;
6657                 }
6658
6659                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
6660                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
6661                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
6662                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
6663                         return -EINVAL;
6664                 }
6665
6666                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
6667                         struct bpf_map *map;
6668                         struct fd f;
6669
6670                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
6671                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
6672                             insn[1].off != 0) {
6673                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
6674                                 return -EINVAL;
6675                         }
6676
6677                         if (insn->src_reg == 0)
6678                                 /* valid generic load 64-bit imm */
6679                                 goto next_insn;
6680
6681                         if (insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD ||
6682                             insn[1].imm != 0) {
6683                                 verbose(env, "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
6684                                 return -EINVAL;
6685                         }
6686
6687                         f = fdget(insn[0].imm);
6688                         map = __bpf_map_get(f);
6689                         if (IS_ERR(map)) {
6690                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
6691                                         insn[0].imm);
6692                                 return PTR_ERR(map);
6693                         }
6694
6695                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
6696                         if (err) {
6697                                 fdput(f);
6698                                 return err;
6699                         }
6700
6701                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
6702                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
6703                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
6704
6705                         /* check whether we recorded this map already */
6706                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
6707                                 if (env->used_maps[j] == map) {
6708                                         fdput(f);
6709                                         goto next_insn;
6710                                 }
6711
6712                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
6713                                 fdput(f);
6714                                 return -E2BIG;
6715                         }
6716
6717                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
6718                          * the map will be released by release_maps() or it
6719                          * will be used by the valid program until it's unloaded
6720                          * and all maps are released in free_used_maps()
6721                          */
6722                         map = bpf_map_inc(map, false);
6723                         if (IS_ERR(map)) {
6724                                 fdput(f);
6725                                 return PTR_ERR(map);
6726                         }
6727                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
6728
6729                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
6730                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
6731                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
6732                                 fdput(f);
6733                                 return -EBUSY;
6734                         }
6735
6736                         fdput(f);
6737 next_insn:
6738                         insn++;
6739                         i++;
6740                         continue;
6741                 }
6742
6743                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
6744                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
6745                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
6746                         return -EINVAL;
6747                 }
6748         }
6749
6750         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
6751          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
6752          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
6753          */
6754         return 0;
6755 }
6756
6757 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
6758 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
6759 {
6760         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
6761         int i;
6762
6763         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
6764                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
6765                         continue;
6766                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
6767                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
6768         }
6769
6770         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
6771                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
6772 }
6773
6774 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
6775 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
6776 {
6777         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
6778         int insn_cnt = env->prog->len;
6779         int i;
6780
6781         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
6782                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
6783                         insn->src_reg = 0;
6784 }
6785
6786 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
6787  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
6788  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
6789  */
6790 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
6791                                 u32 off, u32 cnt)
6792 {
6793         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
6794         int i;
6795
6796         if (cnt == 1)
6797                 return 0;
6798         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
6799                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
6800         if (!new_data)
6801                 return -ENOMEM;
6802         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
6803         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
6804                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
6805         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
6806                 new_data[i].seen = true;
6807         env->insn_aux_data = new_data;
6808         vfree(old_data);
6809         return 0;
6810 }
6811
6812 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
6813 {
6814         int i;
6815
6816         if (len == 1)
6817                 return;
6818         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
6819         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
6820                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
6821                         continue;
6822                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
6823         }
6824 }
6825
6826 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
6827                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
6828 {
6829         struct bpf_prog *new_prog;
6830
6831         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
6832         if (!new_prog)
6833                 return NULL;
6834         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
6835                 return NULL;
6836         adjust_subprog_starts(env, off, len);
6837         return new_prog;
6838 }
6839
6840 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
6841                                               u32 off, u32 cnt)
6842 {
6843         int i, j;
6844
6845         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
6846         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
6847                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
6848                         break;
6849         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
6850         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
6851                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
6852                         break;
6853         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
6854          * the front of previous prog
6855          */
6856         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
6857                 j--;
6858
6859         if (j > i) {
6860                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
6861                 int move;
6862
6863                 /* move fake 'exit' subprog as well */
6864                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
6865
6866                 memmove(env->subprog_info + i,
6867                         env->subprog_info + j,
6868                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
6869                 env->subprog_cnt -= j - i;
6870
6871                 /* remove func_info */
6872                 if (aux->func_info) {
6873                         move = aux->func_info_cnt - j;
6874
6875                         memmove(aux->func_info + i,
6876                                 aux->func_info + j,
6877                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
6878                         aux->func_info_cnt -= j - i;
6879                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
6880                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
6881                          */
6882                 }
6883         } else {
6884                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
6885                 if (env->subprog_info[i].start == off)
6886                         i++;
6887         }
6888
6889         /* update fake 'exit' subprog as well */
6890         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
6891                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
6892
6893         return 0;
6894 }
6895
6896 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
6897                                       u32 cnt)
6898 {
6899         struct bpf_prog *prog = env->prog;
6900         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
6901         struct bpf_line_info *linfo;
6902
6903         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
6904         if (!nr_linfo)
6905                 return 0;
6906
6907         linfo = prog->aux->linfo;
6908
6909         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
6910         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
6911                 if (linfo[i].insn_off >= off)
6912                         break;
6913
6914         l_off = i;
6915         l_cnt = 0;
6916         for (; i < nr_linfo; i++)
6917                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
6918                         l_cnt++;
6919                 else
6920                         break;
6921
6922         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
6923          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
6924          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
6925          */
6926         if (prog->len != off && l_cnt &&
6927             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
6928                 l_cnt--;
6929                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
6930         }
6931
6932         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
6933         if (l_cnt) {
6934                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
6935                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
6936
6937                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
6938                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
6939         }
6940
6941         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
6942         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
6943                 linfo[i].insn_off -= cnt;
6944
6945         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
6946         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
6947                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
6948                         /* program may have started in the removed region but
6949                          * may not be fully removed
6950                          */
6951                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
6952                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
6953                         else
6954                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
6955                 }
6956
6957         return 0;
6958 }
6959
6960 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
6961 {
6962         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
6963         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
6964         int err;
6965
6966         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
6967                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
6968
6969         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
6970         if (err)
6971                 return err;
6972
6973         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
6974         if (err)
6975                 return err;
6976
6977         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
6978         if (err)
6979                 return err;
6980
6981         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
6982                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
6983
6984         return 0;
6985 }
6986
6987 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
6988  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
6989  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
6990  * with 'ja -1'.
6991  *
6992  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
6993  * program and through another bug we would manage to jump there, then
6994  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
6995  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
6996  * code could be located.
6997  */
6998 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
6999 {
7000         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
7001         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
7002         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7003         const int insn_cnt = env->prog->len;
7004         int i;
7005
7006         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
7007                 if (aux_data[i].seen)
7008                         continue;
7009                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
7010         }
7011 }
7012
7013 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
7014 {
7015         u8 op;
7016
7017         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
7018                 return true;
7019
7020         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
7021                 return false;
7022
7023         op = BPF_OP(code);
7024         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
7025 }
7026
7027 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
7028 {
7029         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
7030         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
7031         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7032         const int insn_cnt = env->prog->len;
7033         int i;
7034
7035         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
7036                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
7037                         continue;
7038
7039                 if (!aux_data[i + 1].seen)
7040                         ja.off = insn->off;
7041                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
7042                         ja.off = 0;
7043                 else
7044                         continue;
7045
7046                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
7047                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
7048
7049                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
7050         }
7051 }
7052
7053 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
7054 {
7055         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
7056         int insn_cnt = env->prog->len;
7057         int i, err;
7058
7059         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
7060                 int j;
7061
7062                 j = 0;
7063                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
7064                         j++;
7065                 if (!j)
7066                         continue;
7067
7068                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
7069                 if (err)
7070                         return err;
7071                 insn_cnt = env->prog->len;
7072         }
7073
7074         return 0;
7075 }
7076
7077 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
7078 {
7079         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
7080         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7081         int insn_cnt = env->prog->len;
7082         int i, err;
7083
7084         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
7085                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
7086                         continue;
7087
7088                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
7089                 if (err)
7090                         return err;
7091                 insn_cnt--;
7092                 i--;
7093         }
7094
7095         return 0;
7096 }
7097
7098 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
7099  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
7100  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
7101  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
7102  */
7103 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
7104 {
7105         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
7106         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
7107         const int insn_cnt = env->prog->len;
7108         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
7109         u32 target_size, size_default, off;
7110         struct bpf_prog *new_prog;
7111         enum bpf_access_type type;
7112         bool is_narrower_load;
7113
7114         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
7115                 if (!ops->gen_prologue) {
7116                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
7117                         return -EINVAL;
7118                 }
7119                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
7120                                         env->prog);
7121                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
7122                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
7123                         return -EINVAL;
7124                 } else if (cnt) {
7125                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
7126                         if (!new_prog)
7127                                 return -ENOMEM;
7128
7129                         env->prog = new_prog;
7130                         delta += cnt - 1;
7131                 }
7132         }
7133
7134         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
7135                 return 0;
7136
7137         insn = env->prog->insnsi + delta;
7138
7139         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
7140                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
7141
7142                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
7143                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
7144                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
7145                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
7146                         type = BPF_READ;
7147                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
7148                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
7149                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
7150                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
7151                         type = BPF_WRITE;
7152                 else
7153                         continue;
7154
7155                 if (type == BPF_WRITE &&
7156                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
7157                         struct bpf_insn patch[] = {
7158                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
7159                                  * There are no memory dependencies for this store,
7160                                  * since it's only using frame pointer and immediate
7161                                  * constant of zero
7162                                  */
7163                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
7164                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
7165                                            0),
7166                                 /* the original STX instruction will immediately
7167                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
7168                                  */
7169                                 *insn,
7170                         };
7171
7172                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
7173                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
7174                         if (!new_prog)
7175                                 return -ENOMEM;
7176
7177                         delta    += cnt - 1;
7178                         env->prog = new_prog;
7179                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7180                         continue;
7181                 }
7182
7183                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
7184                 case PTR_TO_CTX:
7185                         if (!ops->convert_ctx_access)
7186                                 continue;
7187                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
7188                         break;
7189                 case PTR_TO_SOCKET:
7190                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7191                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
7192                         break;
7193                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
7194                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
7195                         break;
7196                 default:
7197                         continue;
7198                 }
7199
7200                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
7201                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
7202
7203                 /* If the read access is a narrower load of the field,
7204                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
7205                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
7206                  * we will apply proper mask to the result.
7207                  */
7208                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
7209                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
7210                 off = insn->off;
7211                 if (is_narrower_load) {
7212                         u8 size_code;
7213
7214                         if (type == BPF_WRITE) {
7215                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
7216                                 return -EINVAL;
7217                         }
7218
7219                         size_code = BPF_H;
7220                         if (ctx_field_size == 4)
7221                                 size_code = BPF_W;
7222                         else if (ctx_field_size == 8)
7223                                 size_code = BPF_DW;
7224
7225                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
7226                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
7227                 }
7228
7229                 target_size = 0;
7230                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
7231                                          &target_size);
7232                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
7233                     (ctx_field_size && !target_size)) {
7234                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
7235                         return -EINVAL;
7236                 }
7237
7238                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
7239                         u8 shift = (off & (size_default - 1)) * 8;
7240
7241                         if (ctx_field_size <= 4) {
7242                                 if (shift)
7243                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
7244                                                                         insn->dst_reg,
7245                                                                         shift);
7246                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
7247                                                                 (1 << size * 8) - 1);
7248                         } else {
7249                                 if (shift)
7250                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
7251                                                                         insn->dst_reg,
7252                                                                         shift);
7253                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
7254                                                                 (1 << size * 8) - 1);
7255                         }
7256                 }
7257
7258                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
7259                 if (!new_prog)
7260                         return -ENOMEM;
7261
7262                 delta += cnt - 1;
7263
7264                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
7265                 env->prog = new_prog;
7266                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7267         }
7268
7269         return 0;
7270 }
7271
7272 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
7273 {
7274         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
7275         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
7276         struct bpf_insn *insn;
7277         void *old_bpf_func;
7278         int err;
7279
7280         if (env->subprog_cnt <= 1)
7281                 return 0;
7282
7283         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
7284                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
7285                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
7286                         continue;
7287                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
7288                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
7289                  * propagated in any case.
7290                  */
7291                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
7292                 if (subprog < 0) {
7293                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
7294                                   i + insn->imm + 1);
7295                         return -EFAULT;
7296                 }
7297                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
7298                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
7299                  */
7300                 insn->off = subprog;
7301                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
7302                  * to interpreter will be needed
7303                  */
7304                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
7305                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
7306                 insn->imm = 1;
7307         }
7308
7309         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
7310         if (err)
7311                 goto out_undo_insn;
7312
7313         err = -ENOMEM;
7314         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
7315         if (!func)
7316                 goto out_undo_insn;
7317
7318         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
7319                 subprog_start = subprog_end;
7320                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
7321
7322                 len = subprog_end - subprog_start;
7323                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
7324                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
7325                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
7326                  * func[i]->aux->stats will never be accessed and stays NULL
7327                  */
7328                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
7329                 if (!func[i])
7330                         goto out_free;
7331                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
7332                        len * sizeof(struct bpf_insn));
7333                 func[i]->type = prog->type;
7334                 func[i]->len = len;
7335                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
7336                         goto out_free;
7337                 func[i]->is_func = 1;
7338                 func[i]->aux->func_idx = i;
7339                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
7340                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
7341                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
7342
7343                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
7344                  * Long term would need debug info to populate names
7345                  */
7346                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
7347                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
7348                 func[i]->jit_requested = 1;
7349                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
7350                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
7351                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
7352                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
7353                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
7354                 if (!func[i]->jited) {
7355                         err = -ENOTSUPP;
7356                         goto out_free;
7357                 }
7358                 cond_resched();
7359         }
7360         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
7361          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
7362          * run last pass of JIT
7363          */
7364         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
7365                 insn = func[i]->insnsi;
7366                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
7367                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
7368                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
7369                                 continue;
7370                         subprog = insn->off;
7371                         insn->imm = (u64 (*)(u64, u64, u64, u64, u64))
7372                                 func[subprog]->bpf_func -
7373                                 __bpf_call_base;
7374                 }
7375
7376                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
7377                  * of the JITed images for each function in the program
7378                  *
7379                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
7380                  * might not be large enough to hold the offset of the start
7381                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
7382                  *
7383                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
7384                  * by using its subprog id, available from the off field of
7385                  * the call instruction, as an index for this list
7386                  */
7387                 func[i]->aux->func = func;
7388                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
7389         }
7390         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
7391                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
7392                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
7393                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
7394                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
7395                         err = -ENOTSUPP;
7396                         goto out_free;
7397                 }
7398                 cond_resched();
7399         }
7400
7401         /* finally lock prog and jit images for all functions and
7402          * populate kallsysm
7403          */
7404         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
7405                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
7406                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
7407         }
7408
7409         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
7410          * prog consistent for later dump requests, so they can
7411          * later look the same as if they were interpreted only.
7412          */
7413         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
7414                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
7415                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
7416                         continue;
7417                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
7418                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
7419                 insn->imm = subprog;
7420         }
7421
7422         prog->jited = 1;
7423         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
7424         prog->aux->func = func;
7425         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
7426         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
7427         return 0;
7428 out_free:
7429         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
7430                 if (func[i])
7431                         bpf_jit_free(func[i]);
7432         kfree(func);
7433 out_undo_insn:
7434         /* cleanup main prog to be interpreted */
7435         prog->jit_requested = 0;
7436         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
7437                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
7438                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
7439                         continue;
7440                 insn->off = 0;
7441                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
7442         }
7443         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
7444         return err;
7445 }
7446
7447 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
7448 {
7449 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
7450         struct bpf_prog *prog = env->prog;
7451         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
7452         int i, depth;
7453 #endif
7454         int err = 0;
7455
7456         if (env->prog->jit_requested &&
7457             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7458                 err = jit_subprogs(env);
7459                 if (err == 0)
7460                         return 0;
7461                 if (err == -EFAULT)
7462                         return err;
7463         }
7464 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
7465         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
7466                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
7467                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
7468                         continue;
7469                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
7470                 if (depth < 0)
7471                         return depth;
7472                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
7473         }
7474         err = 0;
7475 #endif
7476         return err;
7477 }
7478
7479 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
7480  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
7481  *
7482  * this function is called after eBPF program passed verification
7483  */
7484 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
7485 {
7486         struct bpf_prog *prog = env->prog;
7487         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
7488         const struct bpf_func_proto *fn;
7489         const int insn_cnt = prog->len;
7490         const struct bpf_map_ops *ops;
7491         struct bpf_insn_aux_data *aux;
7492         struct bpf_insn insn_buf[16];
7493         struct bpf_prog *new_prog;
7494         struct bpf_map *map_ptr;
7495         int i, cnt, delta = 0;
7496
7497         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
7498                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
7499                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
7500                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
7501                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
7502                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
7503                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
7504                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
7505                                 /* Rx div 0 -> 0 */
7506                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
7507                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
7508                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
7509                                 *insn,
7510                         };
7511                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
7512                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
7513                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
7514                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
7515                                 *insn,
7516                         };
7517                         struct bpf_insn *patchlet;
7518
7519                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
7520                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
7521                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
7522                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
7523                         } else {
7524                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
7525                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
7526                         }
7527
7528                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
7529                         if (!new_prog)
7530                                 return -ENOMEM;
7531
7532                         delta    += cnt - 1;
7533                         env->prog = prog = new_prog;
7534                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7535                         continue;
7536                 }
7537
7538                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
7539                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
7540                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
7541                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
7542                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
7543                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
7544                                 return -EINVAL;
7545                         }
7546
7547                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
7548                         if (!new_prog)
7549                                 return -ENOMEM;
7550
7551                         delta    += cnt - 1;
7552                         env->prog = prog = new_prog;
7553                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7554                         continue;
7555                 }
7556
7557                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
7558                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
7559                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
7560                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
7561                         struct bpf_insn insn_buf[16];
7562                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
7563                         bool issrc, isneg;
7564                         u32 off_reg;
7565
7566                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
7567                         if (!aux->alu_state ||
7568                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
7569                                 continue;
7570
7571                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
7572                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
7573                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
7574
7575                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
7576                         if (isneg)
7577                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
7578                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
7579                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
7580                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
7581                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
7582                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
7583                         if (issrc) {
7584                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
7585                                                          off_reg);
7586                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
7587                         } else {
7588                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
7589                                                          BPF_REG_AX);
7590                         }
7591                         if (isneg)
7592                                 insn->code = insn->code == code_add ?
7593                                              code_sub : code_add;
7594                         *patch++ = *insn;
7595                         if (issrc && isneg)
7596                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
7597                         cnt = patch - insn_buf;
7598
7599                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
7600                         if (!new_prog)
7601                                 return -ENOMEM;
7602
7603                         delta    += cnt - 1;
7604                         env->prog = prog = new_prog;
7605                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7606                         continue;
7607                 }
7608
7609                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
7610                         continue;
7611                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
7612                         continue;
7613
7614                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
7615                         prog->dst_needed = 1;
7616                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
7617                         bpf_user_rnd_init_once();
7618                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
7619                         prog->kprobe_override = 1;
7620                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
7621                         /* If we tail call into other programs, we
7622                          * cannot make any assumptions since they can
7623                          * be replaced dynamically during runtime in
7624                          * the program array.
7625                          */
7626                         prog->cb_access = 1;
7627                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
7628                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
7629
7630                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
7631                          * conditional branch in the interpeter for every normal
7632                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
7633                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
7634                          */
7635                         insn->imm = 0;
7636                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
7637
7638                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
7639                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
7640                                 continue;
7641
7642                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
7643                          * emit two extra insns:
7644                          * if (index >= max_entries) goto out;
7645                          * index &= array->index_mask;
7646                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
7647                          */
7648                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
7649                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
7650                                 return -EINVAL;
7651                         }
7652
7653                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
7654                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
7655                                                   map_ptr->max_entries, 2);
7656                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
7657                                                     container_of(map_ptr,
7658                                                                  struct bpf_array,
7659                                                                  map)->index_mask);
7660                         insn_buf[2] = *insn;
7661                         cnt = 3;
7662                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
7663                         if (!new_prog)
7664                                 return -ENOMEM;
7665
7666                         delta    += cnt - 1;
7667                         env->prog = prog = new_prog;
7668                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7669                         continue;
7670                 }
7671
7672                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
7673                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
7674                  * only.
7675                  */
7676                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
7677                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
7678                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
7679                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
7680                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
7681                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
7682                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
7683                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
7684                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
7685                                 goto patch_call_imm;
7686
7687                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
7688                         ops = map_ptr->ops;
7689                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
7690                             ops->map_gen_lookup) {
7691                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
7692                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
7693                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
7694                                         return -EINVAL;
7695                                 }
7696
7697                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
7698                                                                insn_buf, cnt);
7699                                 if (!new_prog)
7700                                         return -ENOMEM;
7701
7702                                 delta    += cnt - 1;
7703                                 env->prog = prog = new_prog;
7704                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
7705                                 continue;
7706                         }
7707
7708                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
7709                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
7710                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
7711                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
7712                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
7713                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
7714                                               u64 flags))NULL));
7715                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
7716                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
7717                                               u64 flags))NULL));
7718                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
7719                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
7720                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
7721                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
7722
7723                         switch (insn->imm) {
7724                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
7725                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
7726                                             __bpf_call_base;
7727                                 continue;
7728                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
7729                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
7730                                             __bpf_call_base;
7731                                 continue;
7732                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
7733                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
7734                                             __bpf_call_base;
7735                                 continue;
7736                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
7737                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
7738                                             __bpf_call_base;
7739                                 continue;
7740                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
7741                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
7742                                             __bpf_call_base;
7743                                 continue;
7744                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
7745                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
7746                                             __bpf_call_base;
7747                                 continue;
7748                         }
7749
7750                         goto patch_call_imm;
7751                 }
7752
7753 patch_call_imm:
7754                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
7755                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
7756                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
7757                  */
7758                 if (!fn->func) {
7759                         verbose(env,
7760                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
7761                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
7762                         return -EFAULT;
7763                 }
7764                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
7765         }
7766
7767         return 0;
7768 }
7769
7770 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
7771 {
7772         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
7773         int i;
7774
7775         if (!env->explored_states)
7776                 return;
7777
7778         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
7779                 sl = env->explored_states[i];
7780
7781                 if (sl)
7782                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
7783                                 sln = sl->next;
7784                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
7785                                 kfree(sl);
7786                                 sl = sln;
7787                         }
7788         }
7789
7790         kfree(env->explored_states);
7791 }
7792
7793 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
7794               union bpf_attr __user *uattr)
7795 {
7796         struct bpf_verifier_env *env;
7797         struct bpf_verifier_log *log;
7798         int i, len, ret = -EINVAL;
7799         bool is_priv;
7800
7801         /* no program is valid */
7802         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
7803                 return -EINVAL;
7804
7805         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
7806          * allocate/free it every time bpf_check() is called
7807          */
7808         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
7809         if (!env)
7810                 return -ENOMEM;
7811         log = &env->log;
7812
7813         len = (*prog)->len;
7814         env->insn_aux_data =
7815                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
7816         ret = -ENOMEM;
7817         if (!env->insn_aux_data)
7818                 goto err_free_env;
7819         for (i = 0; i < len; i++)
7820                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
7821         env->prog = *prog;
7822         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
7823
7824         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
7825         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
7826
7827         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
7828                 /* user requested verbose verifier output
7829                  * and supplied buffer to store the verification trace
7830                  */
7831                 log->level = attr->log_level;
7832                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
7833                 log->len_total = attr->log_size;
7834
7835                 ret = -EINVAL;
7836                 /* log attributes have to be sane */
7837                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
7838                     !log->level || !log->ubuf)
7839                         goto err_unlock;
7840         }
7841
7842         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
7843         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
7844                 env->strict_alignment = true;
7845         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
7846                 env->strict_alignment = false;
7847
7848         is_priv = capable(CAP_SYS_ADMIN);
7849         env->allow_ptr_leaks = is_priv;
7850
7851         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
7852         if (ret < 0)
7853                 goto skip_full_check;
7854
7855         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7856                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
7857                 if (ret)
7858                         goto skip_full_check;
7859         }
7860
7861         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
7862                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
7863                                        GFP_USER);
7864         ret = -ENOMEM;
7865         if (!env->explored_states)
7866                 goto skip_full_check;
7867
7868         ret = check_subprogs(env);
7869         if (ret < 0)
7870                 goto skip_full_check;
7871
7872         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
7873         if (ret < 0)
7874                 goto skip_full_check;
7875
7876         ret = check_cfg(env);
7877         if (ret < 0)
7878                 goto skip_full_check;
7879
7880         ret = do_check(env);
7881         if (env->cur_state) {
7882                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
7883                 env->cur_state = NULL;
7884         }
7885
7886         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
7887                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
7888
7889 skip_full_check:
7890         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
7891         free_states(env);
7892
7893         if (ret == 0)
7894                 ret = check_max_stack_depth(env);
7895
7896         /* instruction rewrites happen after this point */
7897         if (is_priv) {
7898                 if (ret == 0)
7899                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
7900                 if (ret == 0)
7901                         ret = opt_remove_dead_code(env);
7902                 if (ret == 0)
7903                         ret = opt_remove_nops(env);
7904         } else {
7905                 if (ret == 0)
7906                         sanitize_dead_code(env);
7907         }
7908
7909         if (ret == 0)
7910                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
7911                 ret = convert_ctx_accesses(env);
7912
7913         if (ret == 0)
7914                 ret = fixup_bpf_calls(env);
7915
7916         if (ret == 0)
7917                 ret = fixup_call_args(env);
7918
7919         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
7920                 ret = -ENOSPC;
7921         if (log->level && !log->ubuf) {
7922                 ret = -EFAULT;
7923                 goto err_release_maps;
7924         }
7925
7926         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
7927                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
7928                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
7929                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
7930                                                           GFP_KERNEL);
7931
7932                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
7933                         ret = -ENOMEM;
7934                         goto err_release_maps;
7935                 }
7936
7937                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
7938                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
7939                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
7940
7941                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
7942                  * bpf_ld_imm64 instructions
7943                  */
7944                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
7945         }
7946
7947         if (ret == 0)
7948                 adjust_btf_func(env);
7949
7950 err_release_maps:
7951         if (!env->prog->aux->used_maps)
7952                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
7953                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
7954                  */
7955                 release_maps(env);
7956         *prog = env->prog;
7957 err_unlock:
7958         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
7959         vfree(env->insn_aux_data);
7960 err_free_env:
7961         kfree(env);
7962         return ret;
7963 }