kernel/bpf/verifier.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   2  * Copyright (c) 2016 Facebook
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  */
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/bpf.h>
  17 #include <linux/bpf_verifier.h>
  18 #include <linux/filter.h>
  19 #include <net/netlink.h>
  20 #include <linux/file.h>
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22 #include <linux/stringify.h>
  23
  24 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
  25  * instruction by instruction and updates register/stack state.
  26  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
  27  *
  28  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
  29  * It rejects the following programs:
  30  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
  31  * - if loop is present (detected via back-edge)
  32  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
  33  * - out of bounds or malformed jumps
  34  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
  35  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
  36  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
  37  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
  38  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
  39  *
  40  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
  41  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
  42  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
  43  * copied to R1.
  44  *
  45  * All registers are 64-bit.
  46  * R0 - return register
  47  * R1-R5 argument passing registers
  48  * R6-R9 callee saved registers
  49  * R10 - frame pointer read-only
  50  *
  51  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
  52  * and has type PTR_TO_CTX.
  53  *
  54  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
  55  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
  56  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
  57  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
  58  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
  59  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
  60  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
  61  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
  62  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
  63  *
  64  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
  65  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
  66  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
  67  *
  68  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
  69  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK. These are three pointer
  70  * types recognized by check_mem_access() function.
  71  *
  72  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
  73  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
  74  *
  75  * registers used to pass values to function calls are checked against
  76  * function argument constraints.
  77  *
  78  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
  79  * It means that the register type passed to this function must be
  80  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
  81  * 'pointer to map element key'
  82  *
  83  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
  84  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
  85  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
  86  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
  87  *
  88  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
  89  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
  90  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
  91  * the helper function as a pointer to map element key.
  92  *
  93  * On the kernel side the helper function looks like:
  94  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
  95  * {
  96  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
  97  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
  98  *    void *value;
  99  *
 100  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
 101  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
 102  *    the stack of eBPF program.
 103  * }
 104  *
 105  * Corresponding eBPF program may look like:
 106  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
 107  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
 108  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
 109  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
 110  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
 111  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
 112  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
 113  *
 114  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
 115  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
 116  * and were initialized prior to this call.
 117  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
 118  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
 119  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
 120  * returns ether pointer to map value or NULL.
 121  *
 122  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
 123  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
 124  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
 125  * branch. See check_cond_jmp_op().
 126  *
 127  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
 128  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
 129  */
 130
 131 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
 132 struct bpf_verifier_stack_elem {
 133         /* verifer state is 'st'
 134          * before processing instruction 'insn_idx'
 135          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
 136          */
 137         struct bpf_verifier_state st;
 138         int insn_idx;
 139         int prev_insn_idx;
 140         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
 141 };
 142
 143 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
 144 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
 145
 146 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
 147
 148 struct bpf_call_arg_meta {
 149         struct bpf_map *map_ptr;
 150         bool raw_mode;
 151         bool pkt_access;
 152         int regno;
 153         int access_size;
 154 };
 155
 156 /* verbose verifier prints what it's seeing
 157  * bpf_check() is called under lock, so no race to access these global vars
 158  */
 159 static u32 log_level, log_size, log_len;
 160 static char *log_buf;
 161
 162 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
 163
 164 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
 165  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
 166  * can figure out what's wrong with the program
 167  */
 168 static __printf(1, 2) void verbose(const char *fmt, ...)
 169 {
 170         va_list args;
 171
 172         if (log_level == 0 || log_len >= log_size - 1)
 173                 return;
 174
 175         va_start(args, fmt);
 176         log_len += vscnprintf(log_buf + log_len, log_size - log_len, fmt, args);
 177         va_end(args);
 178 }
 179
 180 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
 181 static const char * const reg_type_str[] = {
 182         [NOT_INIT]              = "?",
 183         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
 184         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
 185         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
 186         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
 187         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
 188         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
 189         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
 190         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
 191 };
 192
 193 #define __BPF_FUNC_STR_FN(x) [BPF_FUNC_ ## x] = __stringify(bpf_ ## x)
 194 static const char * const func_id_str[] = {
 195         __BPF_FUNC_MAPPER(__BPF_FUNC_STR_FN)
 196 };
 197 #undef __BPF_FUNC_STR_FN
 198
 199 static const char *func_id_name(int id)
 200 {
 201         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(func_id_str) != __BPF_FUNC_MAX_ID);
 202
 203         if (id >= 0 && id < __BPF_FUNC_MAX_ID && func_id_str[id])
 204                 return func_id_str[id];
 205         else
 206                 return "unknown";
 207 }
 208
 209 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state)
 210 {
 211         struct bpf_reg_state *reg;
 212         enum bpf_reg_type t;
 213         int i;
 214
 215         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 216                 reg = &state->regs[i];
 217                 t = reg->type;
 218                 if (t == NOT_INIT)
 219                         continue;
 220                 verbose(" R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
 221                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
 222                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
 223                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
 224                         verbose("%lld", reg->var_off.value + reg->off);
 225                 } else {
 226                         verbose("(id=%d", reg->id);
 227                         if (t != SCALAR_VALUE)
 228                                 verbose(",off=%d", reg->off);
 229                         if (t == PTR_TO_PACKET)
 230                                 verbose(",r=%d", reg->range);
 231                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
 232                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
 233                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
 234                                 verbose(",ks=%d,vs=%d",
 235                                         reg->map_ptr->key_size,
 236                                         reg->map_ptr->value_size);
 237                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
 238                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
 239                                  * could be a pointer whose offset is too big
 240                                  * for reg->off
 241                                  */
 242                                 verbose(",imm=%llx", reg->var_off.value);
 243                         } else {
 244                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
 245                                     reg->smin_value != S64_MIN)
 246                                         verbose(",smin_value=%lld",
 247                                                 (long long)reg->smin_value);
 248                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
 249                                     reg->smax_value != S64_MAX)
 250                                         verbose(",smax_value=%lld",
 251                                                 (long long)reg->smax_value);
 252                                 if (reg->umin_value != 0)
 253                                         verbose(",umin_value=%llu",
 254                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
 255                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
 256                                         verbose(",umax_value=%llu",
 257                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
 258                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
 259                                         char tn_buf[48];
 260
 261                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
 262                                         verbose(",var_off=%s", tn_buf);
 263                                 }
 264                         }
 265                         verbose(")");
 266                 }
 267         }
 268         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
 269                 if (state->stack_slot_type[i] == STACK_SPILL)
 270                         verbose(" fp%d=%s", -MAX_BPF_STACK + i,
 271                                 reg_type_str[state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE].type]);
 272         }
 273         verbose("\n");
 274 }
 275
 276 static const char *const bpf_class_string[] = {
 277         [BPF_LD]    = "ld",
 278         [BPF_LDX]   = "ldx",
 279         [BPF_ST]    = "st",
 280         [BPF_STX]   = "stx",
 281         [BPF_ALU]   = "alu",
 282         [BPF_JMP]   = "jmp",
 283         [BPF_RET]   = "BUG",
 284         [BPF_ALU64] = "alu64",
 285 };
 286
 287 static const char *const bpf_alu_string[16] = {
 288         [BPF_ADD >> 4]  = "+=",
 289         [BPF_SUB >> 4]  = "-=",
 290         [BPF_MUL >> 4]  = "*=",
 291         [BPF_DIV >> 4]  = "/=",
 292         [BPF_OR  >> 4]  = "|=",
 293         [BPF_AND >> 4]  = "&=",
 294         [BPF_LSH >> 4]  = "<<=",
 295         [BPF_RSH >> 4]  = ">>=",
 296         [BPF_NEG >> 4]  = "neg",
 297         [BPF_MOD >> 4]  = "%=",
 298         [BPF_XOR >> 4]  = "^=",
 299         [BPF_MOV >> 4]  = "=",
 300         [BPF_ARSH >> 4] = "s>>=",
 301         [BPF_END >> 4]  = "endian",
 302 };
 303
 304 static const char *const bpf_ldst_string[] = {
 305         [BPF_W >> 3]  = "u32",
 306         [BPF_H >> 3]  = "u16",
 307         [BPF_B >> 3]  = "u8",
 308         [BPF_DW >> 3] = "u64",
 309 };
 310
 311 static const char *const bpf_jmp_string[16] = {
 312         [BPF_JA >> 4]   = "jmp",
 313         [BPF_JEQ >> 4]  = "==",
 314         [BPF_JGT >> 4]  = ">",
 315         [BPF_JLT >> 4]  = "<",
 316         [BPF_JGE >> 4]  = ">=",
 317         [BPF_JLE >> 4]  = "<=",
 318         [BPF_JSET >> 4] = "&",
 319         [BPF_JNE >> 4]  = "!=",
 320         [BPF_JSGT >> 4] = "s>",
 321         [BPF_JSLT >> 4] = "s<",
 322         [BPF_JSGE >> 4] = "s>=",
 323         [BPF_JSLE >> 4] = "s<=",
 324         [BPF_CALL >> 4] = "call",
 325         [BPF_EXIT >> 4] = "exit",
 326 };
 327
 328 static void print_bpf_insn(const struct bpf_verifier_env *env,
 329                            const struct bpf_insn *insn)
 330 {
 331         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
 332
 333         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
 334                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X)
 335                         verbose("(%02x) %sr%d %s %sr%d\n",
 336                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 337                                 insn->dst_reg,
 338                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 339                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 340                                 insn->src_reg);
 341                 else
 342                         verbose("(%02x) %sr%d %s %s%d\n",
 343                                 insn->code, class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 344                                 insn->dst_reg,
 345                                 bpf_alu_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 346                                 class == BPF_ALU ? "(u32) " : "",
 347                                 insn->imm);
 348         } else if (class == BPF_STX) {
 349                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_MEM)
 350                         verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = r%d\n",
 351                                 insn->code,
 352                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 353                                 insn->dst_reg,
 354                                 insn->off, insn->src_reg);
 355                 else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD)
 356                         verbose("(%02x) lock *(%s *)(r%d %+d) += r%d\n",
 357                                 insn->code,
 358                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 359                                 insn->dst_reg, insn->off,
 360                                 insn->src_reg);
 361                 else
 362                         verbose("BUG_%02x\n", insn->code);
 363         } else if (class == BPF_ST) {
 364                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 365                         verbose("BUG_st_%02x\n", insn->code);
 366                         return;
 367                 }
 368                 verbose("(%02x) *(%s *)(r%d %+d) = %d\n",
 369                         insn->code,
 370                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 371                         insn->dst_reg,
 372                         insn->off, insn->imm);
 373         } else if (class == BPF_LDX) {
 374                 if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM) {
 375                         verbose("BUG_ldx_%02x\n", insn->code);
 376                         return;
 377                 }
 378                 verbose("(%02x) r%d = *(%s *)(r%d %+d)\n",
 379                         insn->code, insn->dst_reg,
 380                         bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 381                         insn->src_reg, insn->off);
 382         } else if (class == BPF_LD) {
 383                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS) {
 384                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[%d]\n",
 385                                 insn->code,
 386                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 387                                 insn->imm);
 388                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND) {
 389                         verbose("(%02x) r0 = *(%s *)skb[r%d + %d]\n",
 390                                 insn->code,
 391                                 bpf_ldst_string[BPF_SIZE(insn->code) >> 3],
 392                                 insn->src_reg, insn->imm);
 393                 } else if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_IMM &&
 394                            BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW) {
 395                         /* At this point, we already made sure that the second
 396                          * part of the ldimm64 insn is accessible.
 397                          */
 398                         u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
 399                         bool map_ptr = insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD;
 400
 401                         if (map_ptr && !env->allow_ptr_leaks)
 402                                 imm = 0;
 403
 404                         verbose("(%02x) r%d = 0x%llx\n", insn->code,
 405                                 insn->dst_reg, (unsigned long long)imm);
 406                 } else {
 407                         verbose("BUG_ld_%02x\n", insn->code);
 408                         return;
 409                 }
 410         } else if (class == BPF_JMP) {
 411                 u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
 412
 413                 if (opcode == BPF_CALL) {
 414                         verbose("(%02x) call %s#%d\n", insn->code,
 415                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
 416                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_JA)) {
 417                         verbose("(%02x) goto pc%+d\n",
 418                                 insn->code, insn->off);
 419                 } else if (insn->code == (BPF_JMP | BPF_EXIT)) {
 420                         verbose("(%02x) exit\n", insn->code);
 421                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
 422                         verbose("(%02x) if r%d %s r%d goto pc%+d\n",
 423                                 insn->code, insn->dst_reg,
 424                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 425                                 insn->src_reg, insn->off);
 426                 } else {
 427                         verbose("(%02x) if r%d %s 0x%x goto pc%+d\n",
 428                                 insn->code, insn->dst_reg,
 429                                 bpf_jmp_string[BPF_OP(insn->code) >> 4],
 430                                 insn->imm, insn->off);
 431                 }
 432         } else {
 433                 verbose("(%02x) %s\n", insn->code, bpf_class_string[class]);
 434         }
 435 }
 436
 437 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx)
 438 {
 439         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 440         int insn_idx;
 441
 442         if (env->head == NULL)
 443                 return -1;
 444
 445         memcpy(&env->cur_state, &env->head->st, sizeof(env->cur_state));
 446         insn_idx = env->head->insn_idx;
 447         if (prev_insn_idx)
 448                 *prev_insn_idx = env->head->prev_insn_idx;
 449         elem = env->head->next;
 450         kfree(env->head);
 451         env->head = elem;
 452         env->stack_size--;
 453         return insn_idx;
 454 }
 455
 456 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
 457                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
 458 {
 459         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
 460
 461         elem = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
 462         if (!elem)
 463                 goto err;
 464
 465         memcpy(&elem->st, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
 466         elem->insn_idx = insn_idx;
 467         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
 468         elem->next = env->head;
 469         env->head = elem;
 470         env->stack_size++;
 471         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
 472                 verbose("BPF program is too complex\n");
 473                 goto err;
 474         }
 475         return &elem->st;
 476 err:
 477         /* pop all elements and return */
 478         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
 479         return NULL;
 480 }
 481
 482 #define CALLER_SAVED_REGS 6
 483 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
 484         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
 485 };
 486
 487 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
 488
 489 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
 490  * known to have the value @imm.
 491  */
 492 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
 493 {
 494         reg->id = 0;
 495         reg->var_off = tnum_const(imm);
 496         reg->smin_value = (s64)imm;
 497         reg->smax_value = (s64)imm;
 498         reg->umin_value = imm;
 499         reg->umax_value = imm;
 500 }
 501
 502 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
 503  * used only on registers holding a pointer type.
 504  */
 505 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
 506 {
 507         __mark_reg_known(reg, 0);
 508 }
 509
 510 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 511 {
 512         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
 513                 verbose("mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
 514                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
 515                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
 516                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
 517                 return;
 518         }
 519         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
 520 }
 521
 522 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
 523 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
 524 {
 525         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
 526         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
 527                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
 528         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
 529         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
 530                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
 531         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
 532         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
 533                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
 534 }
 535
 536 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
 537 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
 538 {
 539         /* Learn sign from signed bounds.
 540          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
 541          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
 542          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
 543          */
 544         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
 545                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
 546                                                           reg->umin_value);
 547                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
 548                                                           reg->umax_value);
 549                 return;
 550         }
 551         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
 552          * boundary, so we must be careful.
 553          */
 554         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
 555                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
 556                  * is positive, hence safe.
 557                  */
 558                 reg->smin_value = reg->umin_value;
 559                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
 560                                                           reg->umax_value);
 561         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
 562                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
 563                  * is negative, hence safe.
 564                  */
 565                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
 566                                                           reg->umin_value);
 567                 reg->smax_value = reg->umax_value;
 568         }
 569 }
 570
 571 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
 572 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
 573 {
 574         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
 575                                       tnum_range(reg->umin_value,
 576                                                  reg->umax_value));
 577 }
 578
 579 /* Reset the min/max bounds of a register */
 580 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
 581 {
 582         reg->smin_value = S64_MIN;
 583         reg->smax_value = S64_MAX;
 584         reg->umin_value = 0;
 585         reg->umax_value = U64_MAX;
 586 }
 587
 588 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
 589 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
 590 {
 591         reg->type = SCALAR_VALUE;
 592         reg->id = 0;
 593         reg->off = 0;
 594         reg->var_off = tnum_unknown;
 595         __mark_reg_unbounded(reg);
 596 }
 597
 598 static void mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 599 {
 600         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
 601                 verbose("mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
 602                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
 603                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
 604                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
 605                 return;
 606         }
 607         __mark_reg_unknown(regs + regno);
 608 }
 609
 610 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
 611 {
 612         __mark_reg_unknown(reg);
 613         reg->type = NOT_INIT;
 614 }
 615
 616 static void mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
 617 {
 618         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
 619                 verbose("mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
 620                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
 621                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
 622                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
 623                 return;
 624         }
 625         __mark_reg_not_init(regs + regno);
 626 }
 627
 628 static void init_reg_state(struct bpf_reg_state *regs)
 629 {
 630         int i;
 631
 632         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
 633                 mark_reg_not_init(regs, i);
 634                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
 635         }
 636
 637         /* frame pointer */
 638         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
 639         mark_reg_known_zero(regs, BPF_REG_FP);
 640
 641         /* 1st arg to a function */
 642         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
 643         mark_reg_known_zero(regs, BPF_REG_1);
 644 }
 645
 646 enum reg_arg_type {
 647         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
 648         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
 649         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
 650 };
 651
 652 static void mark_reg_read(const struct bpf_verifier_state *state, u32 regno)
 653 {
 654         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
 655
 656         while (parent) {
 657                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
 658                 if (state->regs[regno].live & REG_LIVE_WRITTEN)
 659                         break;
 660                 /* ... then we depend on parent's value */
 661                 parent->regs[regno].live |= REG_LIVE_READ;
 662                 state = parent;
 663                 parent = state->parent;
 664         }
 665 }
 666
 667 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 668                          enum reg_arg_type t)
 669 {
 670         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 671
 672         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
 673                 verbose("R%d is invalid\n", regno);
 674                 return -EINVAL;
 675         }
 676
 677         if (t == SRC_OP) {
 678                 /* check whether register used as source operand can be read */
 679                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
 680                         verbose("R%d !read_ok\n", regno);
 681                         return -EACCES;
 682                 }
 683                 mark_reg_read(&env->cur_state, regno);
 684         } else {
 685                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
 686                 if (regno == BPF_REG_FP) {
 687                         verbose("frame pointer is read only\n");
 688                         return -EACCES;
 689                 }
 690                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
 691                 if (t == DST_OP)
 692                         mark_reg_unknown(regs, regno);
 693         }
 694         return 0;
 695 }
 696
 697 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
 698 {
 699         switch (type) {
 700         case PTR_TO_MAP_VALUE:
 701         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
 702         case PTR_TO_STACK:
 703         case PTR_TO_CTX:
 704         case PTR_TO_PACKET:
 705         case PTR_TO_PACKET_END:
 706         case CONST_PTR_TO_MAP:
 707                 return true;
 708         default:
 709                 return false;
 710         }
 711 }
 712
 713 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
 714  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
 715  */
 716 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_state *state, int off,
 717                              int size, int value_regno)
 718 {
 719         int i, spi = (MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE;
 720         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
 721          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
 722          */
 723
 724         if (value_regno >= 0 &&
 725             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
 726
 727                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
 728                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 729                         verbose("invalid size of register spill\n");
 730                         return -EACCES;
 731                 }
 732
 733                 /* save register state */
 734                 state->spilled_regs[spi] = state->regs[value_regno];
 735                 state->spilled_regs[spi].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
 736
 737                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
 738                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_SPILL;
 739         } else {
 740                 /* regular write of data into stack */
 741                 state->spilled_regs[spi] = (struct bpf_reg_state) {};
 742
 743                 for (i = 0; i < size; i++)
 744                         state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] = STACK_MISC;
 745         }
 746         return 0;
 747 }
 748
 749 static void mark_stack_slot_read(const struct bpf_verifier_state *state, int slot)
 750 {
 751         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
 752
 753         while (parent) {
 754                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
 755                 if (state->spilled_regs[slot].live & REG_LIVE_WRITTEN)
 756                         break;
 757                 /* ... then we depend on parent's value */
 758                 parent->spilled_regs[slot].live |= REG_LIVE_READ;
 759                 state = parent;
 760                 parent = state->parent;
 761         }
 762 }
 763
 764 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
 765                             int value_regno)
 766 {
 767         u8 *slot_type;
 768         int i, spi;
 769
 770         slot_type = &state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off];
 771
 772         if (slot_type[0] == STACK_SPILL) {
 773                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
 774                         verbose("invalid size of register spill\n");
 775                         return -EACCES;
 776                 }
 777                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
 778                         if (slot_type[i] != STACK_SPILL) {
 779                                 verbose("corrupted spill memory\n");
 780                                 return -EACCES;
 781                         }
 782                 }
 783
 784                 spi = (MAX_BPF_STACK + off) / BPF_REG_SIZE;
 785
 786                 if (value_regno >= 0) {
 787                         /* restore register state from stack */
 788                         state->regs[value_regno] = state->spilled_regs[spi];
 789                         mark_stack_slot_read(state, spi);
 790                 }
 791                 return 0;
 792         } else {
 793                 for (i = 0; i < size; i++) {
 794                         if (slot_type[i] != STACK_MISC) {
 795                                 verbose("invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
 796                                         off, i, size);
 797                                 return -EACCES;
 798                         }
 799                 }
 800                 if (value_regno >= 0)
 801                         /* have read misc data from the stack */
 802                         mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
 803                 return 0;
 804         }
 805 }
 806
 807 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
 808 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 809                             int size)
 810 {
 811         struct bpf_map *map = env->cur_state.regs[regno].map_ptr;
 812
 813         if (off < 0 || size <= 0 || off + size > map->value_size) {
 814                 verbose("invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
 815                         map->value_size, off, size);
 816                 return -EACCES;
 817         }
 818         return 0;
 819 }
 820
 821 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
 822 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 823                                 int off, int size)
 824 {
 825         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
 826         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
 827         int err;
 828
 829         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
 830          * need to try adding each of min_value and max_value to off
 831          * to make sure our theoretical access will be safe.
 832          */
 833         if (log_level)
 834                 print_verifier_state(state);
 835         /* The minimum value is only important with signed
 836          * comparisons where we can't assume the floor of a
 837          * value is 0.  If we are using signed variables for our
 838          * index'es we need to make sure that whatever we use
 839          * will have a set floor within our range.
 840          */
 841         if (reg->smin_value < 0) {
 842                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 843                         regno);
 844                 return -EACCES;
 845         }
 846         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size);
 847         if (err) {
 848                 verbose("R%d min value is outside of the array range\n", regno);
 849                 return err;
 850         }
 851
 852         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
 853          * sure we won't do bad things.
 854          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
 855          */
 856         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
 857                 verbose("R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
 858                         regno);
 859                 return -EACCES;
 860         }
 861         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size);
 862         if (err)
 863                 verbose("R%d max value is outside of the array range\n", regno);
 864         return err;
 865 }
 866
 867 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
 868
 869 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
 870                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
 871                                        enum bpf_access_type t)
 872 {
 873         switch (env->prog->type) {
 874         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
 875         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
 876                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
 877                 if (t == BPF_WRITE)
 878                         return false;
 879                 /* fallthrough */
 880         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
 881         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
 882         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
 883         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
 884         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
 885                 if (meta)
 886                         return meta->pkt_access;
 887
 888                 env->seen_direct_write = true;
 889                 return true;
 890         default:
 891                 return false;
 892         }
 893 }
 894
 895 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
 896                                  int off, int size)
 897 {
 898         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 899         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 900
 901         if (off < 0 || size <= 0 || (u64)off + size > reg->range) {
 902                 verbose("invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
 903                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
 904                 return -EACCES;
 905         }
 906         return 0;
 907 }
 908
 909 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
 910                                int size)
 911 {
 912         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
 913         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
 914         int err;
 915
 916         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
 917          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
 918          * offset.
 919          */
 920
 921         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
 922          * detail to prove they're safe.
 923          */
 924         if (reg->smin_value < 0) {
 925                 verbose("R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
 926                         regno);
 927                 return -EACCES;
 928         }
 929         err = __check_packet_access(env, regno, off, size);
 930         if (err) {
 931                 verbose("R%d offset is outside of the packet\n", regno);
 932                 return err;
 933         }
 934         return err;
 935 }
 936
 937 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
 938 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
 939                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
 940 {
 941         struct bpf_insn_access_aux info = {
 942                 .reg_type = *reg_type,
 943         };
 944
 945         /* for analyzer ctx accesses are already validated and converted */
 946         if (env->analyzer_ops)
 947                 return 0;
 948
 949         if (env->prog->aux->ops->is_valid_access &&
 950             env->prog->aux->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
 951                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
 952                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
 953                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
 954                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
 955                  * will only allow for whole field access and rejects any other
 956                  * type of narrower access.
 957                  */
 958                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
 959                 *reg_type = info.reg_type;
 960
 961                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
 962                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
 963                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
 964                 return 0;
 965         }
 966
 967         verbose("invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
 968         return -EACCES;
 969 }
 970
 971 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
 972                                const struct bpf_reg_state *reg)
 973 {
 974         if (allow_ptr_leaks)
 975                 return false;
 976
 977         return reg->type != SCALAR_VALUE;
 978 }
 979
 980 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
 981 {
 982         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, &env->cur_state.regs[regno]);
 983 }
 984
 985 static int check_pkt_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
 986                                    int off, int size, bool strict)
 987 {
 988         struct tnum reg_off;
 989         int ip_align;
 990
 991         /* Byte size accesses are always allowed. */
 992         if (!strict || size == 1)
 993                 return 0;
 994
 995         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
 996          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
 997          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
 998          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
 999          * to this code only in strict mode where we want to emulate
1000          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
1001          * unconditional IP align value of '2'.
1002          */
1003         ip_align = 2;
1004
1005         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1006         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1007                 char tn_buf[48];
1008
1009                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1010                 verbose("misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1011                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1012                 return -EACCES;
1013         }
1014
1015         return 0;
1016 }
1017
1018 static int check_generic_ptr_alignment(const struct bpf_reg_state *reg,
1019                                        const char *pointer_desc,
1020                                        int off, int size, bool strict)
1021 {
1022         struct tnum reg_off;
1023
1024         /* Byte size accesses are always allowed. */
1025         if (!strict || size == 1)
1026                 return 0;
1027
1028         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1029         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1030                 char tn_buf[48];
1031
1032                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1033                 verbose("misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1034                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1035                 return -EACCES;
1036         }
1037
1038         return 0;
1039 }
1040
1041 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1042                                const struct bpf_reg_state *reg,
1043                                int off, int size)
1044 {
1045         bool strict = env->strict_alignment;
1046         const char *pointer_desc = "";
1047
1048         switch (reg->type) {
1049         case PTR_TO_PACKET:
1050                 /* special case, because of NET_IP_ALIGN */
1051                 return check_pkt_ptr_alignment(reg, off, size, strict);
1052         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1053                 pointer_desc = "value ";
1054                 break;
1055         case PTR_TO_CTX:
1056                 pointer_desc = "context ";
1057                 break;
1058         case PTR_TO_STACK:
1059                 pointer_desc = "stack ";
1060                 break;
1061         default:
1062                 break;
1063         }
1064         return check_generic_ptr_alignment(reg, pointer_desc, off, size, strict);
1065 }
1066
1067 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1068  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1069  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1070  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1071  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1072  */
1073 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
1074                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1075                             int value_regno)
1076 {
1077         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1078         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
1079         int size, err = 0;
1080
1081         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1082         if (size < 0)
1083                 return size;
1084
1085         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1086         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
1087         if (err)
1088                 return err;
1089
1090         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1091         off += reg->off;
1092
1093         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1094                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1095                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1096                         verbose("R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1097                         return -EACCES;
1098                 }
1099
1100                 err = check_map_access(env, regno, off, size);
1101                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1102                         mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
1103
1104         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1105                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1106
1107                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1108                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1109                         verbose("R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1110                         return -EACCES;
1111                 }
1112                 /* ctx accesses must be at a fixed offset, so that we can
1113                  * determine what type of data were returned.
1114                  */
1115                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1116                         char tn_buf[48];
1117
1118                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1119                         verbose("variable ctx access var_off=%s off=%d size=%d",
1120                                 tn_buf, off, size);
1121                         return -EACCES;
1122                 }
1123                 off += reg->var_off.value;
1124                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1125                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1126                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1127                          * PTR_TO_PACKET[_END].  In the latter case, we know
1128                          * the offset is zero.
1129                          */
1130                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1131                                 mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
1132                         else
1133                                 mark_reg_known_zero(state->regs, value_regno);
1134                         state->regs[value_regno].id = 0;
1135                         state->regs[value_regno].off = 0;
1136                         state->regs[value_regno].range = 0;
1137                         state->regs[value_regno].type = reg_type;
1138                 }
1139
1140         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1141                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1142                  * determine what type of data were returned.
1143                  * See check_stack_read().
1144                  */
1145                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1146                         char tn_buf[48];
1147
1148                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1149                         verbose("variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1150                                 tn_buf, off, size);
1151                         return -EACCES;
1152                 }
1153                 off += reg->var_off.value;
1154                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1155                         verbose("invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
1156                         return -EACCES;
1157                 }
1158
1159                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1160                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
1161
1162                 if (t == BPF_WRITE) {
1163                         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1164                             state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off] == STACK_SPILL &&
1165                             size != BPF_REG_SIZE) {
1166                                 verbose("attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1167                                 return -EACCES;
1168                         }
1169                         err = check_stack_write(state, off, size, value_regno);
1170                 } else {
1171                         err = check_stack_read(state, off, size, value_regno);
1172                 }
1173         } else if (reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1174                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1175                         verbose("cannot write into packet\n");
1176                         return -EACCES;
1177                 }
1178                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1179                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1180                         verbose("R%d leaks addr into packet\n", value_regno);
1181                         return -EACCES;
1182                 }
1183                 err = check_packet_access(env, regno, off, size);
1184                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1185                         mark_reg_unknown(state->regs, value_regno);
1186         } else {
1187                 verbose("R%d invalid mem access '%s'\n",
1188                         regno, reg_type_str[reg->type]);
1189                 return -EACCES;
1190         }
1191
1192         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1193             state->regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1194                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1195                 state->regs[value_regno].var_off = tnum_cast(
1196                                         state->regs[value_regno].var_off, size);
1197                 __update_reg_bounds(&state->regs[value_regno]);
1198         }
1199         return err;
1200 }
1201
1202 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1203 {
1204         int err;
1205
1206         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1207             insn->imm != 0) {
1208                 verbose("BPF_XADD uses reserved fields\n");
1209                 return -EINVAL;
1210         }
1211
1212         /* check src1 operand */
1213         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1214         if (err)
1215                 return err;
1216
1217         /* check src2 operand */
1218         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1219         if (err)
1220                 return err;
1221
1222         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1223                 verbose("R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1224                 return -EACCES;
1225         }
1226
1227         /* check whether atomic_add can read the memory */
1228         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1229                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1230         if (err)
1231                 return err;
1232
1233         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1234         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1235                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1236 }
1237
1238 /* Does this register contain a constant zero? */
1239 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state reg)
1240 {
1241         return reg.type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg.var_off, 0);
1242 }
1243
1244 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1245  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1246  * and all elements of stack are initialized.
1247  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1248  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1249  */
1250 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1251                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1252                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1253 {
1254         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1255         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1256         int off, i;
1257
1258         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1259                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
1260                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1261                     register_is_null(regs[regno]))
1262                         return 0;
1263
1264                 verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1265                         reg_type_str[regs[regno].type],
1266                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1267                 return -EACCES;
1268         }
1269
1270         /* Only allow fixed-offset stack reads */
1271         if (!tnum_is_const(regs[regno].var_off)) {
1272                 char tn_buf[48];
1273
1274                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), regs[regno].var_off);
1275                 verbose("invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
1276                         regno, tn_buf);
1277         }
1278         off = regs[regno].off + regs[regno].var_off.value;
1279         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1280             access_size <= 0) {
1281                 verbose("invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1282                         regno, off, access_size);
1283                 return -EACCES;
1284         }
1285
1286         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1287                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1288
1289         if (meta && meta->raw_mode) {
1290                 meta->access_size = access_size;
1291                 meta->regno = regno;
1292                 return 0;
1293         }
1294
1295         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1296                 if (state->stack_slot_type[MAX_BPF_STACK + off + i] != STACK_MISC) {
1297                         verbose("invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1298                                 off, i, access_size);
1299                         return -EACCES;
1300                 }
1301         }
1302         return 0;
1303 }
1304
1305 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1306                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1307                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1308 {
1309         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1310
1311         switch (reg->type) {
1312         case PTR_TO_PACKET:
1313                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size);
1314         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1315                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size);
1316         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
1317                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1318                                             zero_size_allowed, meta);
1319         }
1320 }
1321
1322 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1323                           enum bpf_arg_type arg_type,
1324                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1325 {
1326         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *reg = &regs[regno];
1327         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1328         int err = 0;
1329
1330         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1331                 return 0;
1332
1333         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
1334         if (err)
1335                 return err;
1336
1337         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1338                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1339                         verbose("R%d leaks addr into helper function\n", regno);
1340                         return -EACCES;
1341                 }
1342                 return 0;
1343         }
1344
1345         if (type == PTR_TO_PACKET &&
1346             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1347                 verbose("helper access to the packet is not allowed\n");
1348                 return -EACCES;
1349         }
1350
1351         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1352             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1353                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1354                 if (type != PTR_TO_PACKET && type != expected_type)
1355                         goto err_type;
1356         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1357                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1358                 expected_type = SCALAR_VALUE;
1359                 if (type != expected_type)
1360                         goto err_type;
1361         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1362                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1363                 if (type != expected_type)
1364                         goto err_type;
1365         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1366                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1367                 if (type != expected_type)
1368                         goto err_type;
1369         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1370                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1371                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1372                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1373                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
1374                  * happens during stack boundary checking.
1375                  */
1376                 if (register_is_null(*reg))
1377                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1378                 else if (type != PTR_TO_PACKET && type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1379                          type != expected_type)
1380                         goto err_type;
1381                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1382         } else {
1383                 verbose("unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1384                 return -EFAULT;
1385         }
1386
1387         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1388                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1389                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1390         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1391                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1392                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1393                  * stack limits and initialized
1394                  */
1395                 if (!meta->map_ptr) {
1396                         /* in function declaration map_ptr must come before
1397                          * map_key, so that it's verified and known before
1398                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1399                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1400                          */
1401                         verbose("invalid map_ptr to access map->key\n");
1402                         return -EACCES;
1403                 }
1404                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1405                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1406                                                   meta->map_ptr->key_size);
1407                 else
1408                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1409                                                    meta->map_ptr->key_size,
1410                                                    false, NULL);
1411         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1412                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1413                  * check [value, value + map->value_size) validity
1414                  */
1415                 if (!meta->map_ptr) {
1416                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1417                         verbose("invalid map_ptr to access map->value\n");
1418                         return -EACCES;
1419                 }
1420                 if (type == PTR_TO_PACKET)
1421                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1422                                                   meta->map_ptr->value_size);
1423                 else
1424                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1425                                                    meta->map_ptr->value_size,
1426                                                    false, NULL);
1427         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1428                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1429                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1430
1431                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1432                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1433                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1434                  */
1435                 if (regno == 0) {
1436                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1437                         verbose("ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1438                         return -EACCES;
1439                 }
1440
1441                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
1442                  * happens using its boundaries.
1443                  */
1444
1445                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
1446                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1447                          * mode so that the program is required to
1448                          * initialize all the memory that the helper could
1449                          * just partially fill up.
1450                          */
1451                         meta = NULL;
1452
1453                 if (reg->smin_value < 0) {
1454                         verbose("R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1455                                 regno);
1456                         return -EACCES;
1457                 }
1458
1459                 if (reg->umin_value == 0) {
1460                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1461                                                       zero_size_allowed,
1462                                                       meta);
1463                         if (err)
1464                                 return err;
1465                 }
1466
1467                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
1468                         verbose("R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1469                                 regno);
1470                         return -EACCES;
1471                 }
1472                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1473                                               reg->umax_value,
1474                                               zero_size_allowed, meta);
1475         }
1476
1477         return err;
1478 err_type:
1479         verbose("R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1480                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1481         return -EACCES;
1482 }
1483
1484 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_map *map, int func_id)
1485 {
1486         if (!map)
1487                 return 0;
1488
1489         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1490         switch (map->map_type) {
1491         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1492                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1493                         goto error;
1494                 break;
1495         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1496                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1497                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output)
1498                         goto error;
1499                 break;
1500         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1501                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1502                         goto error;
1503                 break;
1504         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1505                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1506                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1507                         goto error;
1508                 break;
1509         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
1510          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
1511          * for now.
1512          */
1513         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
1514                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1515                         goto error;
1516                 break;
1517         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1518         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1519                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1520                         goto error;
1521                 break;
1522         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
1523                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
1524                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
1525                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem)
1526                         goto error;
1527                 break;
1528         default:
1529                 break;
1530         }
1531
1532         /* ... and second from the function itself. */
1533         switch (func_id) {
1534         case BPF_FUNC_tail_call:
1535                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1536                         goto error;
1537                 break;
1538         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1539         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1540                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1541                         goto error;
1542                 break;
1543         case BPF_FUNC_get_stackid:
1544                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1545                         goto error;
1546                 break;
1547         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1548         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1549                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1550                         goto error;
1551                 break;
1552         case BPF_FUNC_redirect_map:
1553                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP)
1554                         goto error;
1555                 break;
1556         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
1557                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1558                         goto error;
1559                 break;
1560         case BPF_FUNC_sock_map_update:
1561                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1562                         goto error;
1563                 break;
1564         default:
1565                 break;
1566         }
1567
1568         return 0;
1569 error:
1570         verbose("cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1571                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1572         return -EINVAL;
1573 }
1574
1575 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1576 {
1577         int count = 0;
1578
1579         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1580                 count++;
1581         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1582                 count++;
1583         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1584                 count++;
1585         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1586                 count++;
1587         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1588                 count++;
1589
1590         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1591 }
1592
1593 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_END] are now invalid,
1594  * so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
1595  */
1596 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1597 {
1598         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1599         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1600         int i;
1601
1602         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1603                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET ||
1604                     regs[i].type == PTR_TO_PACKET_END)
1605                         mark_reg_unknown(regs, i);
1606
1607         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
1608                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
1609                         continue;
1610                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
1611                 if (reg->type != PTR_TO_PACKET &&
1612                     reg->type != PTR_TO_PACKET_END)
1613                         continue;
1614                 __mark_reg_unknown(reg);
1615         }
1616 }
1617
1618 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1619 {
1620         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
1621         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1622         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1623         struct bpf_call_arg_meta meta;
1624         bool changes_data;
1625         int i, err;
1626
1627         /* find function prototype */
1628         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1629                 verbose("invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1630                 return -EINVAL;
1631         }
1632
1633         if (env->prog->aux->ops->get_func_proto)
1634                 fn = env->prog->aux->ops->get_func_proto(func_id);
1635
1636         if (!fn) {
1637                 verbose("unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id), func_id);
1638                 return -EINVAL;
1639         }
1640
1641         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1642         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1643                 verbose("cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1644                 return -EINVAL;
1645         }
1646
1647         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1648
1649         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1650         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1651
1652         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1653          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1654          */
1655         err = check_raw_mode(fn);
1656         if (err) {
1657                 verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1658                         func_id_name(func_id), func_id);
1659                 return err;
1660         }
1661
1662         /* check args */
1663         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1664         if (err)
1665                 return err;
1666         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1667         if (err)
1668                 return err;
1669         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1670         if (err)
1671                 return err;
1672         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1673         if (err)
1674                 return err;
1675         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1676         if (err)
1677                 return err;
1678
1679         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1680          * is inferred from register state.
1681          */
1682         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1683                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1684                 if (err)
1685                         return err;
1686         }
1687
1688         /* reset caller saved regs */
1689         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1690                 mark_reg_not_init(regs, caller_saved[i]);
1691                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
1692         }
1693
1694         /* update return register (already marked as written above) */
1695         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1696                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
1697                 mark_reg_unknown(regs, BPF_REG_0);
1698         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1699                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1700         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1701                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1702
1703                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1704                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
1705                 mark_reg_known_zero(regs, BPF_REG_0);
1706                 regs[BPF_REG_0].off = 0;
1707                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1708                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1709                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1710                  */
1711                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1712                         verbose("kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1713                         return -EINVAL;
1714                 }
1715                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1716                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1717                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1718                 if (!insn_aux->map_ptr)
1719                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1720                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1721                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1722         } else {
1723                 verbose("unknown return type %d of func %s#%d\n",
1724                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1725                 return -EINVAL;
1726         }
1727
1728         err = check_map_func_compatibility(meta.map_ptr, func_id);
1729         if (err)
1730                 return err;
1731
1732         if (changes_data)
1733                 clear_all_pkt_pointers(env);
1734         return 0;
1735 }
1736
1737 static void coerce_reg_to_32(struct bpf_reg_state *reg)
1738 {
1739         /* clear high 32 bits */
1740         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, 4);
1741         /* Update bounds */
1742         __update_reg_bounds(reg);
1743 }
1744
1745 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
1746 {
1747         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
1748         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
1749
1750         if (b < 0)
1751                 return res > a;
1752         return res < a;
1753 }
1754
1755 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
1756 {
1757         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
1758         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
1759
1760         if (b < 0)
1761                 return res < a;
1762         return res > a;
1763 }
1764
1765 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
1766  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
1767  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
1768  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
1769  */
1770 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1771                                    struct bpf_insn *insn,
1772                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
1773                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
1774 {
1775         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg;
1776         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
1777         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
1778             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
1779         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
1780             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
1781         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1782         u32 dst = insn->dst_reg;
1783
1784         dst_reg = &regs[dst];
1785
1786         if (WARN_ON_ONCE(known && (smin_val != smax_val))) {
1787                 print_verifier_state(&env->cur_state);
1788                 verbose("verifier internal error: known but bad sbounds\n");
1789                 return -EINVAL;
1790         }
1791         if (WARN_ON_ONCE(known && (umin_val != umax_val))) {
1792                 print_verifier_state(&env->cur_state);
1793                 verbose("verifier internal error: known but bad ubounds\n");
1794                 return -EINVAL;
1795         }
1796
1797         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1798                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
1799                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1800                         verbose("R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
1801                                 dst);
1802                 return -EACCES;
1803         }
1804
1805         if (ptr_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1806                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1807                         verbose("R%d pointer arithmetic on PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL prohibited, null-check it first\n",
1808                                 dst);
1809                 return -EACCES;
1810         }
1811         if (ptr_reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
1812                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1813                         verbose("R%d pointer arithmetic on CONST_PTR_TO_MAP prohibited\n",
1814                                 dst);
1815                 return -EACCES;
1816         }
1817         if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
1818                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1819                         verbose("R%d pointer arithmetic on PTR_TO_PACKET_END prohibited\n",
1820                                 dst);
1821                 return -EACCES;
1822         }
1823
1824         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
1825          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
1826          */
1827         dst_reg->type = ptr_reg->type;
1828         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1829
1830         switch (opcode) {
1831         case BPF_ADD:
1832                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
1833                  * the s32 'off' field
1834                  */
1835                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
1836                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
1837                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
1838                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1839                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1840                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1841                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1842                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1843                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
1844                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1845                         break;
1846                 }
1847                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
1848                  * == 0, since it's a scalar.
1849                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
1850                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
1851                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
1852                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
1853                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
1854                  * from ptr_reg.
1855                  */
1856                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
1857                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
1858                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1859                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1860                 } else {
1861                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
1862                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
1863                 }
1864                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
1865                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
1866                         dst_reg->umin_value = 0;
1867                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1868                 } else {
1869                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
1870                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
1871                 }
1872                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1873                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1874                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1875                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1876                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1877                         dst_reg->range = 0;
1878                 }
1879                 break;
1880         case BPF_SUB:
1881                 if (dst_reg == off_reg) {
1882                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
1883                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1884                                 verbose("R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
1885                                         dst);
1886                         return -EACCES;
1887                 }
1888                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
1889                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
1890                  * be able to deal with it.
1891                  */
1892                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
1893                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1894                                 verbose("R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
1895                                         dst);
1896                         return -EACCES;
1897                 }
1898                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
1899                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
1900                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
1901                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1902                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1903                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1904                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1905                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1906                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1907                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
1908                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1909                         break;
1910                 }
1911                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
1912                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
1913                  */
1914                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
1915                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
1916                         /* Overflow possible, we know nothing */
1917                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1918                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1919                 } else {
1920                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
1921                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
1922                 }
1923                 if (umin_ptr < umax_val) {
1924                         /* Overflow possible, we know nothing */
1925                         dst_reg->umin_value = 0;
1926                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1927                 } else {
1928                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
1929                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
1930                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
1931                 }
1932                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1933                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1934                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET) {
1935                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1936                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1937                         if (smin_val < 0)
1938                                 dst_reg->range = 0;
1939                 }
1940                 break;
1941         case BPF_AND:
1942         case BPF_OR:
1943         case BPF_XOR:
1944                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit for now.
1945                  * (However, in principle we could allow some cases, e.g.
1946                  * ptr &= ~3 which would reduce min_value by 3.)
1947                  */
1948                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1949                         verbose("R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
1950                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
1951                 return -EACCES;
1952         default:
1953                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
1954                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1955                         verbose("R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
1956                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
1957                 return -EACCES;
1958         }
1959
1960         __update_reg_bounds(dst_reg);
1961         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
1962         __reg_bound_offset(dst_reg);
1963         return 0;
1964 }
1965
1966 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1967                                       struct bpf_insn *insn,
1968                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
1969                                       struct bpf_reg_state src_reg)
1970 {
1971         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
1972         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1973         bool src_known, dst_known;
1974         s64 smin_val, smax_val;
1975         u64 umin_val, umax_val;
1976
1977         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1978                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->64 */
1979                 coerce_reg_to_32(dst_reg);
1980                 coerce_reg_to_32(&src_reg);
1981         }
1982         smin_val = src_reg.smin_value;
1983         smax_val = src_reg.smax_value;
1984         umin_val = src_reg.umin_value;
1985         umax_val = src_reg.umax_value;
1986         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
1987         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
1988
1989         switch (opcode) {
1990         case BPF_ADD:
1991                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
1992                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
1993                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1994                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1995                 } else {
1996                         dst_reg->smin_value += smin_val;
1997                         dst_reg->smax_value += smax_val;
1998                 }
1999                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
2000                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
2001                         dst_reg->umin_value = 0;
2002                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2003                 } else {
2004                         dst_reg->umin_value += umin_val;
2005                         dst_reg->umax_value += umax_val;
2006                 }
2007                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2008                 break;
2009         case BPF_SUB:
2010                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
2011                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
2012                         /* Overflow possible, we know nothing */
2013                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2014                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2015                 } else {
2016                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
2017                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
2018                 }
2019                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
2020                         /* Overflow possible, we know nothing */
2021                         dst_reg->umin_value = 0;
2022                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2023                 } else {
2024                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2025                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
2026                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
2027                 }
2028                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2029                 break;
2030         case BPF_MUL:
2031                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2032                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
2033                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
2034                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2035                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2036                         break;
2037                 }
2038                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
2039                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
2040                  */
2041                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
2042                         /* Potential overflow, we know nothing */
2043                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2044                         /* (except what we can learn from the var_off) */
2045                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2046                         break;
2047                 }
2048                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
2049                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
2050                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
2051                         /* Overflow possible, we know nothing */
2052                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2053                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2054                 } else {
2055                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2056                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2057                 }
2058                 break;
2059         case BPF_AND:
2060                 if (src_known && dst_known) {
2061                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
2062                                                   src_reg.var_off.value);
2063                         break;
2064                 }
2065                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
2066                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
2067                  */
2068                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2069                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
2070                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
2071                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2072                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
2073                          * ain't nobody got time for that.
2074                          */
2075                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2076                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2077                 } else {
2078                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
2079                          * cast result into s64.
2080                          */
2081                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2082                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2083                 }
2084                 /* We may learn something more from the var_off */
2085                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2086                 break;
2087         case BPF_OR:
2088                 if (src_known && dst_known) {
2089                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
2090                                                   src_reg.var_off.value);
2091                         break;
2092                 }
2093                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
2094                  * maximum of the operands' minima
2095                  */
2096                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2097                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
2098                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
2099                                       dst_reg->var_off.mask;
2100                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2101                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
2102                          * ain't nobody got time for that.
2103                          */
2104                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2105                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2106                 } else {
2107                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
2108                          * cast result into s64.
2109                          */
2110                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2111                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2112                 }
2113                 /* We may learn something more from the var_off */
2114                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2115                 break;
2116         case BPF_LSH:
2117                 if (umax_val > 63) {
2118                         /* Shifts greater than 63 are undefined.  This includes
2119                          * shifts by a negative number.
2120                          */
2121                         mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2122                         break;
2123                 }
2124                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
2125                  * up from var_off)
2126                  */
2127                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2128                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2129                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
2130                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
2131                         dst_reg->umin_value = 0;
2132                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2133                 } else {
2134                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
2135                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
2136                 }
2137                 if (src_known)
2138                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
2139                 else
2140                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(tnum_unknown, umin_val);
2141                 /* We may learn something more from the var_off */
2142                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2143                 break;
2144         case BPF_RSH:
2145                 if (umax_val > 63) {
2146                         /* Shifts greater than 63 are undefined.  This includes
2147                          * shifts by a negative number.
2148                          */
2149                         mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2150                         break;
2151                 }
2152                 /* BPF_RSH is an unsigned shift, so make the appropriate casts */
2153                 if (dst_reg->smin_value < 0) {
2154                         if (umin_val) {
2155                                 /* Sign bit will be cleared */
2156                                 dst_reg->smin_value = 0;
2157                         } else {
2158                                 /* Lost sign bit information */
2159                                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2160                                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2161                         }
2162                 } else {
2163                         dst_reg->smin_value =
2164                                 (u64)(dst_reg->smin_value) >> umax_val;
2165                 }
2166                 if (src_known)
2167                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off,
2168                                                        umin_val);
2169                 else
2170                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(tnum_unknown, umin_val);
2171                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
2172                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
2173                 /* We may learn something more from the var_off */
2174                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2175                 break;
2176         default:
2177                 mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2178                 break;
2179         }
2180
2181         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2182         __reg_bound_offset(dst_reg);
2183         return 0;
2184 }
2185
2186 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
2187  * and var_off.
2188  */
2189 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2190                                    struct bpf_insn *insn)
2191 {
2192         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs, *dst_reg, *src_reg;
2193         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
2194         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2195         int rc;
2196
2197         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2198         src_reg = NULL;
2199         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
2200                 ptr_reg = dst_reg;
2201         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2202                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
2203                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2204                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2205                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
2206                                  * an arbitrary scalar.
2207                                  */
2208                                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2209                                         verbose("R%d pointer %s pointer prohibited\n",
2210                                                 insn->dst_reg,
2211                                                 bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2212                                         return -EACCES;
2213                                 }
2214                                 mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2215                                 return 0;
2216                         } else {
2217                                 /* scalar += pointer
2218                                  * This is legal, but we have to reverse our
2219                                  * src/dest handling in computing the range
2220                                  */
2221                                 rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2222                                                              src_reg, dst_reg);
2223                                 if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2224                                         /* scalar += unknown scalar */
2225                                         __mark_reg_unknown(&off_reg);
2226                                         return adjust_scalar_min_max_vals(
2227                                                         env, insn,
2228                                                         dst_reg, off_reg);
2229                                 }
2230                                 return rc;
2231                         }
2232                 } else if (ptr_reg) {
2233                         /* pointer += scalar */
2234                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2235                                                      dst_reg, src_reg);
2236                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2237                                 /* unknown scalar += scalar */
2238                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2239                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2240                                                 env, insn, dst_reg, *src_reg);
2241                         }
2242                         return rc;
2243                 }
2244         } else {
2245                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
2246                  * need to be able to read from this state.
2247                  */
2248                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
2249                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
2250                 src_reg = &off_reg;
2251                 if (ptr_reg) { /* pointer += K */
2252                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2253                                                      ptr_reg, src_reg);
2254                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2255                                 /* unknown scalar += K */
2256                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2257                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2258                                                 env, insn, dst_reg, off_reg);
2259                         }
2260                         return rc;
2261                 }
2262         }
2263
2264         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
2265         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
2266                 print_verifier_state(&env->cur_state);
2267                 verbose("verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
2268                 return -EINVAL;
2269         }
2270         if (WARN_ON(!src_reg)) {
2271                 print_verifier_state(&env->cur_state);
2272                 verbose("verifier internal error: no src_reg\n");
2273                 return -EINVAL;
2274         }
2275         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
2276 }
2277
2278 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
2279 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2280 {
2281         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2282         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2283         int err;
2284
2285         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
2286                 if (opcode == BPF_NEG) {
2287                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
2288                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2289                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
2290                                 verbose("BPF_NEG uses reserved fields\n");
2291                                 return -EINVAL;
2292                         }
2293                 } else {
2294                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2295                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64)) {
2296                                 verbose("BPF_END uses reserved fields\n");
2297                                 return -EINVAL;
2298                         }
2299                 }
2300
2301                 /* check src operand */
2302                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2303                 if (err)
2304                         return err;
2305
2306                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2307                         verbose("R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2308                                 insn->dst_reg);
2309                         return -EACCES;
2310                 }
2311
2312                 /* check dest operand */
2313                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2314                 if (err)
2315                         return err;
2316
2317         } else if (opcode == BPF_MOV) {
2318
2319                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2320                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2321                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
2322                                 return -EINVAL;
2323                         }
2324
2325                         /* check src operand */
2326                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2327                         if (err)
2328                                 return err;
2329                 } else {
2330                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2331                                 verbose("BPF_MOV uses reserved fields\n");
2332                                 return -EINVAL;
2333                         }
2334                 }
2335
2336                 /* check dest operand */
2337                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2338                 if (err)
2339                         return err;
2340
2341                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2342                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2343                                 /* case: R1 = R2
2344                                  * copy register state to dest reg
2345                                  */
2346                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2347                         } else {
2348                                 /* R1 = (u32) R2 */
2349                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2350                                         verbose("R%d partial copy of pointer\n",
2351                                                 insn->src_reg);
2352                                         return -EACCES;
2353                                 }
2354                                 mark_reg_unknown(regs, insn->dst_reg);
2355                                 /* high 32 bits are known zero. */
2356                                 regs[insn->dst_reg].var_off = tnum_cast(
2357                                                 regs[insn->dst_reg].var_off, 4);
2358                                 __update_reg_bounds(&regs[insn->dst_reg]);
2359                         }
2360                 } else {
2361                         /* case: R = imm
2362                          * remember the value we stored into this reg
2363                          */
2364                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2365                         __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg, insn->imm);
2366                 }
2367
2368         } else if (opcode > BPF_END) {
2369                 verbose("invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2370                 return -EINVAL;
2371
2372         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2373
2374                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2375                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2376                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
2377                                 return -EINVAL;
2378                         }
2379                         /* check src1 operand */
2380                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2381                         if (err)
2382                                 return err;
2383                 } else {
2384                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2385                                 verbose("BPF_ALU uses reserved fields\n");
2386                                 return -EINVAL;
2387                         }
2388                 }
2389
2390                 /* check src2 operand */
2391                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2392                 if (err)
2393                         return err;
2394
2395                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2396                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2397                         verbose("div by zero\n");
2398                         return -EINVAL;
2399                 }
2400
2401                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2402                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2403                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2404
2405                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2406                                 verbose("invalid shift %d\n", insn->imm);
2407                                 return -EINVAL;
2408                         }
2409                 }
2410
2411                 /* check dest operand */
2412                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2413                 if (err)
2414                         return err;
2415
2416                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2417         }
2418
2419         return 0;
2420 }
2421
2422 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2423                                    struct bpf_reg_state *dst_reg)
2424 {
2425         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2426         int i;
2427
2428         if (dst_reg->off < 0)
2429                 /* This doesn't give us any range */
2430                 return;
2431
2432         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
2433             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
2434                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
2435                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
2436                  */
2437                 return;
2438
2439         /* LLVM can generate four kind of checks:
2440          *
2441          * Type 1/2:
2442          *
2443          *   r2 = r3;
2444          *   r2 += 8;
2445          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2446          *   <access okay>
2447          *
2448          *   r2 = r3;
2449          *   r2 += 8;
2450          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
2451          *   <handle exception>
2452          *
2453          *   Where:
2454          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2455          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2456          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2457          *
2458          * Type 3/4:
2459          *
2460          *   r2 = r3;
2461          *   r2 += 8;
2462          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2463          *   <handle exception>
2464          *
2465          *   r2 = r3;
2466          *   r2 += 8;
2467          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
2468          *   <access okay>
2469          *
2470          *   Where:
2471          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2472          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2473          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2474          *
2475          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2476          * so that range of bytes [r3, r3 + 8) is safe to access.
2477          */
2478
2479         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
2480          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
2481          * the range won't allow anything.
2482          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
2483          */
2484         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2485                 if (regs[i].type == PTR_TO_PACKET && regs[i].id == dst_reg->id)
2486                         /* keep the maximum range already checked */
2487                         regs[i].range = max_t(u16, regs[i].range, dst_reg->off);
2488
2489         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2490                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2491                         continue;
2492                 reg = &state->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE];
2493                 if (reg->type == PTR_TO_PACKET && reg->id == dst_reg->id)
2494                         reg->range = max_t(u16, reg->range, dst_reg->off);
2495         }
2496 }
2497
2498 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2499  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2500  * simply doing a BPF_K check.
2501  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
2502  */
2503 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2504                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2505                             u8 opcode)
2506 {
2507         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
2508          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
2509          * the same object, but we don't bother with that.
2510          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
2511          * only need to check one of them for pointerness.
2512          */
2513         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2514                 return;
2515
2516         switch (opcode) {
2517         case BPF_JEQ:
2518                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2519                  * true then we know for sure.
2520                  */
2521                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2522                 break;
2523         case BPF_JNE:
2524                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2525                  * we know the value for sure;
2526                  */
2527                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2528                 break;
2529         case BPF_JGT:
2530                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2531                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2532                 break;
2533         case BPF_JSGT:
2534                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2535                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2536                 break;
2537         case BPF_JLT:
2538                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2539                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2540                 break;
2541         case BPF_JSLT:
2542                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2543                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2544                 break;
2545         case BPF_JGE:
2546                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2547                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2548                 break;
2549         case BPF_JSGE:
2550                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2551                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2552                 break;
2553         case BPF_JLE:
2554                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2555                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2556                 break;
2557         case BPF_JSLE:
2558                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2559                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2560                 break;
2561         default:
2562                 break;
2563         }
2564
2565         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2566         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2567         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2568         __reg_bound_offset(false_reg);
2569         __reg_bound_offset(true_reg);
2570         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2571          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2572          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2573          */
2574         __update_reg_bounds(false_reg);
2575         __update_reg_bounds(true_reg);
2576 }
2577
2578 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
2579  * the variable reg.
2580  */
2581 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2582                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2583                                 u8 opcode)
2584 {
2585         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2586                 return;
2587
2588         switch (opcode) {
2589         case BPF_JEQ:
2590                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2591                  * true then we know for sure.
2592                  */
2593                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2594                 break;
2595         case BPF_JNE:
2596                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2597                  * we know the value for sure;
2598                  */
2599                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2600                 break;
2601         case BPF_JGT:
2602                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2603                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2604                 break;
2605         case BPF_JSGT:
2606                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2607                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2608                 break;
2609         case BPF_JLT:
2610                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2611                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2612                 break;
2613         case BPF_JSLT:
2614                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2615                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2616                 break;
2617         case BPF_JGE:
2618                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2619                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2620                 break;
2621         case BPF_JSGE:
2622                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2623                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2624                 break;
2625         case BPF_JLE:
2626                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2627                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2628                 break;
2629         case BPF_JSLE:
2630                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2631                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2632                 break;
2633         default:
2634                 break;
2635         }
2636
2637         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2638         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2639         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2640         __reg_bound_offset(false_reg);
2641         __reg_bound_offset(true_reg);
2642         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2643          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2644          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2645          */
2646         __update_reg_bounds(false_reg);
2647         __update_reg_bounds(true_reg);
2648 }
2649
2650 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
2651 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
2652                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
2653 {
2654         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
2655                                                         dst_reg->umin_value);
2656         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
2657                                                         dst_reg->umax_value);
2658         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
2659                                                         dst_reg->smin_value);
2660         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
2661                                                         dst_reg->smax_value);
2662         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
2663                                                              dst_reg->var_off);
2664         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
2665         __update_reg_bounds(src_reg);
2666         __update_reg_bounds(dst_reg);
2667         /* We might have learned something about the sign bit. */
2668         __reg_deduce_bounds(src_reg);
2669         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2670         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2671         __reg_bound_offset(src_reg);
2672         __reg_bound_offset(dst_reg);
2673         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2674          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2675          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2676          */
2677         __update_reg_bounds(src_reg);
2678         __update_reg_bounds(dst_reg);
2679 }
2680
2681 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
2682                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
2683                                 struct bpf_reg_state *false_src,
2684                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
2685                                 u8 opcode)
2686 {
2687         switch (opcode) {
2688         case BPF_JEQ:
2689                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
2690                 break;
2691         case BPF_JNE:
2692                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
2693                 break;
2694         }
2695 }
2696
2697 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2698                          bool is_null)
2699 {
2700         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2701
2702         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2703                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
2704                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
2705                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
2706                  */
2707                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
2708                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
2709                                  reg->off)) {
2710                         __mark_reg_known_zero(reg);
2711                         reg->off = 0;
2712                 }
2713                 if (is_null) {
2714                         reg->type = SCALAR_VALUE;
2715                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2716                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2717                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2718                 } else {
2719                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2720                 }
2721                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2722                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2723                  * to take effect.
2724                  */
2725                 reg->id = 0;
2726         }
2727 }
2728
2729 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2730  * be folded together at some point.
2731  */
2732 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2733                           bool is_null)
2734 {
2735         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2736         u32 id = regs[regno].id;
2737         int i;
2738
2739         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2740                 mark_map_reg(regs, i, id, is_null);
2741
2742         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i += BPF_REG_SIZE) {
2743                 if (state->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
2744                         continue;
2745                 mark_map_reg(state->spilled_regs, i / BPF_REG_SIZE, id, is_null);
2746         }
2747 }
2748
2749 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2750                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2751 {
2752         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = &env->cur_state;
2753         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2754         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2755         int err;
2756
2757         if (opcode > BPF_JSLE) {
2758                 verbose("invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2759                 return -EINVAL;
2760         }
2761
2762         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2763                 if (insn->imm != 0) {
2764                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2765                         return -EINVAL;
2766                 }
2767
2768                 /* check src1 operand */
2769                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2770                 if (err)
2771                         return err;
2772
2773                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2774                         verbose("R%d pointer comparison prohibited\n",
2775                                 insn->src_reg);
2776                         return -EACCES;
2777                 }
2778         } else {
2779                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2780                         verbose("BPF_JMP uses reserved fields\n");
2781                         return -EINVAL;
2782                 }
2783         }
2784
2785         /* check src2 operand */
2786         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2787         if (err)
2788                 return err;
2789
2790         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2791
2792         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2793         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2794             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2795             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2796             tnum_equals_const(dst_reg->var_off, insn->imm)) {
2797                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2798                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2799                          * only follow the goto, ignore fall-through
2800                          */
2801                         *insn_idx += insn->off;
2802                         return 0;
2803                 } else {
2804                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2805                          * only follow fall-through branch, since
2806                          * that's where the program will go
2807                          */
2808                         return 0;
2809                 }
2810         }
2811
2812         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2813         if (!other_branch)
2814                 return -EFAULT;
2815
2816         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2817          * our min/max values for our dst register.
2818          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
2819          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
2820          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
2821          * comparable.
2822          */
2823         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2824                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2825                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
2826                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
2827                                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2828                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
2829                                                 opcode);
2830                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
2831                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2832                                                     &regs[insn->src_reg],
2833                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
2834                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
2835                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
2836                                 reg_combine_min_max(&other_branch->regs[insn->src_reg],
2837                                                     &other_branch->regs[insn->dst_reg],
2838                                                     &regs[insn->src_reg],
2839                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
2840                 }
2841         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
2842                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2843                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
2844         }
2845
2846         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
2847         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2848             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2849             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
2850                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
2851                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
2852                  */
2853                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JNE);
2854                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JEQ);
2855         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGT &&
2856                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2857                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2858                 find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg);
2859         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLT &&
2860                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2861                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET_END) {
2862                 find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg);
2863         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JGE &&
2864                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2865                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2866                 find_good_pkt_pointers(other_branch, &regs[insn->src_reg]);
2867         } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && opcode == BPF_JLE &&
2868                    dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2869                    regs[insn->src_reg].type == PTR_TO_PACKET) {
2870                 find_good_pkt_pointers(this_branch, &regs[insn->src_reg]);
2871         } else if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2872                 verbose("R%d pointer comparison prohibited\n", insn->dst_reg);
2873                 return -EACCES;
2874         }
2875         if (log_level)
2876                 print_verifier_state(this_branch);
2877         return 0;
2878 }
2879
2880 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
2881 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
2882 {
2883         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
2884
2885         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
2886 }
2887
2888 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
2889 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2890 {
2891         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2892         int err;
2893
2894         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
2895                 verbose("invalid BPF_LD_IMM insn\n");
2896                 return -EINVAL;
2897         }
2898         if (insn->off != 0) {
2899                 verbose("BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
2900                 return -EINVAL;
2901         }
2902
2903         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2904         if (err)
2905                 return err;
2906
2907         if (insn->src_reg == 0) {
2908                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
2909
2910                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2911                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
2912                 return 0;
2913         }
2914
2915         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
2916         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
2917
2918         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
2919         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
2920         return 0;
2921 }
2922
2923 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
2924 {
2925         switch (type) {
2926         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
2927         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2928         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2929                 return true;
2930         default:
2931                 return false;
2932         }
2933 }
2934
2935 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
2936  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
2937  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
2938  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
2939  *
2940  * Implicit input:
2941  *   ctx == skb == R6 == CTX
2942  *
2943  * Explicit input:
2944  *   SRC == any register
2945  *   IMM == 32-bit immediate
2946  *
2947  * Output:
2948  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
2949  */
2950 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2951 {
2952         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state.regs;
2953         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2954         int i, err;
2955
2956         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
2957                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
2958                 return -EINVAL;
2959         }
2960
2961         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2962             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
2963             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
2964                 verbose("BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
2965                 return -EINVAL;
2966         }
2967
2968         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
2969         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
2970         if (err)
2971                 return err;
2972
2973         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
2974                 verbose("at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
2975                 return -EINVAL;
2976         }
2977
2978         if (mode == BPF_IND) {
2979                 /* check explicit source operand */
2980                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2981                 if (err)
2982                         return err;
2983         }
2984
2985         /* reset caller saved regs to unreadable */
2986         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
2987                 mark_reg_not_init(regs, caller_saved[i]);
2988                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
2989         }
2990
2991         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
2992          * the value fetched from the packet.
2993          * Already marked as written above.
2994          */
2995         mark_reg_unknown(regs, BPF_REG_0);
2996         return 0;
2997 }
2998
2999 /* non-recursive DFS pseudo code
3000  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
3001  * 2      label v as discovered
3002  * 3      let S be a stack
3003  * 4      S.push(v)
3004  * 5      while S is not empty
3005  * 6            t <- S.pop()
3006  * 7            if t is what we're looking for:
3007  * 8                return t
3008  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
3009  * 10               if edge e is already labelled
3010  * 11                   continue with the next edge
3011  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
3012  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
3013  * 14                   label e as tree-edge
3014  * 15                   label w as discovered
3015  * 16                   S.push(w)
3016  * 17                   continue at 5
3017  * 18               else if vertex w is discovered
3018  * 19                   label e as back-edge
3019  * 20               else
3020  * 21                   // vertex w is explored
3021  * 22                   label e as forward- or cross-edge
3022  * 23           label t as explored
3023  * 24           S.pop()
3024  *
3025  * convention:
3026  * 0x10 - discovered
3027  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
3028  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
3029  * 0x20 - explored
3030  */
3031
3032 enum {
3033         DISCOVERED = 0x10,
3034         EXPLORED = 0x20,
3035         FALLTHROUGH = 1,
3036         BRANCH = 2,
3037 };
3038
3039 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
3040
3041 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
3042 static int cur_stack;   /* current stack index */
3043 static int *insn_state;
3044
3045 /* t, w, e - match pseudo-code above:
3046  * t - index of current instruction
3047  * w - next instruction
3048  * e - edge
3049  */
3050 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
3051 {
3052         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
3053                 return 0;
3054
3055         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
3056                 return 0;
3057
3058         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
3059                 verbose("jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
3060                 return -EINVAL;
3061         }
3062
3063         if (e == BRANCH)
3064                 /* mark branch target for state pruning */
3065                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
3066
3067         if (insn_state[w] == 0) {
3068                 /* tree-edge */
3069                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3070                 insn_state[w] = DISCOVERED;
3071                 if (cur_stack >= env->prog->len)
3072                         return -E2BIG;
3073                 insn_stack[cur_stack++] = w;
3074                 return 1;
3075         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
3076                 verbose("back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
3077                 return -EINVAL;
3078         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
3079                 /* forward- or cross-edge */
3080                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3081         } else {
3082                 verbose("insn state internal bug\n");
3083                 return -EFAULT;
3084         }
3085         return 0;
3086 }
3087
3088 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
3089  * loop == back-edge in directed graph
3090  */
3091 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
3092 {
3093         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3094         int insn_cnt = env->prog->len;
3095         int ret = 0;
3096         int i, t;
3097
3098         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3099         if (!insn_state)
3100                 return -ENOMEM;
3101
3102         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3103         if (!insn_stack) {
3104                 kfree(insn_state);
3105                 return -ENOMEM;
3106         }
3107
3108         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
3109         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
3110         cur_stack = 1;
3111
3112 peek_stack:
3113         if (cur_stack == 0)
3114                 goto check_state;
3115         t = insn_stack[cur_stack - 1];
3116
3117         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
3118                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
3119
3120                 if (opcode == BPF_EXIT) {
3121                         goto mark_explored;
3122                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
3123                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3124                         if (ret == 1)
3125                                 goto peek_stack;
3126                         else if (ret < 0)
3127                                 goto err_free;
3128                         if (t + 1 < insn_cnt)
3129                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3130                 } else if (opcode == BPF_JA) {
3131                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
3132                                 ret = -EINVAL;
3133                                 goto err_free;
3134                         }
3135                         /* unconditional jump with single edge */
3136                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
3137                                         FALLTHROUGH, env);
3138                         if (ret == 1)
3139                                 goto peek_stack;
3140                         else if (ret < 0)
3141                                 goto err_free;
3142                         /* tell verifier to check for equivalent states
3143                          * after every call and jump
3144                          */
3145                         if (t + 1 < insn_cnt)
3146                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3147                 } else {
3148                         /* conditional jump with two edges */
3149                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
3150                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3151                         if (ret == 1)
3152                                 goto peek_stack;
3153                         else if (ret < 0)
3154                                 goto err_free;
3155
3156                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
3157                         if (ret == 1)
3158                                 goto peek_stack;
3159                         else if (ret < 0)
3160                                 goto err_free;
3161                 }
3162         } else {
3163                 /* all other non-branch instructions with single
3164                  * fall-through edge
3165                  */
3166                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3167                 if (ret == 1)
3168                         goto peek_stack;
3169                 else if (ret < 0)
3170                         goto err_free;
3171         }
3172
3173 mark_explored:
3174         insn_state[t] = EXPLORED;
3175         if (cur_stack-- <= 0) {
3176                 verbose("pop stack internal bug\n");
3177                 ret = -EFAULT;
3178                 goto err_free;
3179         }
3180         goto peek_stack;
3181
3182 check_state:
3183         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
3184                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
3185                         verbose("unreachable insn %d\n", i);
3186                         ret = -EINVAL;
3187                         goto err_free;
3188                 }
3189         }
3190         ret = 0; /* cfg looks good */
3191
3192 err_free:
3193         kfree(insn_state);
3194         kfree(insn_stack);
3195         return ret;
3196 }
3197
3198 /* check %cur's range satisfies %old's */
3199 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
3200                          struct bpf_reg_state *cur)
3201 {
3202         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
3203                old->umax_value >= cur->umax_value &&
3204                old->smin_value <= cur->smin_value &&
3205                old->smax_value >= cur->smax_value;
3206 }
3207
3208 /* Maximum number of register states that can exist at once */
3209 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
3210 struct idpair {
3211         u32 old;
3212         u32 cur;
3213 };
3214
3215 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
3216  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
3217  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
3218  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
3219  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
3220  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
3221  * that.
3222  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
3223  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
3224  */
3225 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
3226 {
3227         unsigned int i;
3228
3229         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
3230                 if (!idmap[i].old) {
3231                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
3232                         idmap[i].old = old_id;
3233                         idmap[i].cur = cur_id;
3234                         return true;
3235                 }
3236                 if (idmap[i].old == old_id)
3237                         return idmap[i].cur == cur_id;
3238         }
3239         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
3240         WARN_ON_ONCE(1);
3241         return false;
3242 }
3243
3244 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
3245 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
3246                     struct idpair *idmap)
3247 {
3248         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
3249                 /* explored state didn't use this */
3250                 return true;
3251
3252         if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, live)) == 0)
3253                 return true;
3254
3255         if (rold->type == NOT_INIT)
3256                 /* explored state can't have used this */
3257                 return true;
3258         if (rcur->type == NOT_INIT)
3259                 return false;
3260         switch (rold->type) {
3261         case SCALAR_VALUE:
3262                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
3263                         /* new val must satisfy old val knowledge */
3264                         return range_within(rold, rcur) &&
3265                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3266                 } else {
3267                         /* if we knew anything about the old value, we're not
3268                          * equal, because we can't know anything about the
3269                          * scalar value of the pointer in the new value.
3270                          */
3271                         return rold->umin_value == 0 &&
3272                                rold->umax_value == U64_MAX &&
3273                                rold->smin_value == S64_MIN &&
3274                                rold->smax_value == S64_MAX &&
3275                                tnum_is_unknown(rold->var_off);
3276                 }
3277         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3278                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
3279                  * everything else matches, we are OK.
3280                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
3281                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
3282                  */
3283                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
3284                        range_within(rold, rcur) &&
3285                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3286         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3287                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
3288                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
3289                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
3290                  * checked, doing so could have affected others with the same
3291                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
3292                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
3293                  */
3294                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3295                         return false;
3296                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
3297                         return false;
3298                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
3299                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
3300         case PTR_TO_PACKET:
3301                 if (rcur->type != PTR_TO_PACKET)
3302                         return false;
3303                 /* We must have at least as much range as the old ptr
3304                  * did, so that any accesses which were safe before are
3305                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
3306                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
3307                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
3308                  */
3309                 if (rold->range > rcur->range)
3310                         return false;
3311                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
3312                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
3313                  */
3314                 if (rold->off != rcur->off)
3315                         return false;
3316                 /* id relations must be preserved */
3317                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
3318                         return false;
3319                 /* new val must satisfy old val knowledge */
3320                 return range_within(rold, rcur) &&
3321                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3322         case PTR_TO_CTX:
3323         case CONST_PTR_TO_MAP:
3324         case PTR_TO_STACK:
3325         case PTR_TO_PACKET_END:
3326                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
3327                  * would have accepted
3328                  */
3329         default:
3330                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
3331                 return false;
3332         }
3333
3334         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
3335         WARN_ON_ONCE(1);
3336         return false;
3337 }
3338
3339 /* compare two verifier states
3340  *
3341  * all states stored in state_list are known to be valid, since
3342  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
3343  *
3344  * this function is called when verifier exploring different branches of
3345  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
3346  * more strict register state and more strict stack state then this execution
3347  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
3348  * concluded that more strict state leads to valid finish.
3349  *
3350  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
3351  * and explored stack state is more conservative than the current one.
3352  * Example:
3353  *       explored                   current
3354  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
3355  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
3356  *
3357  * In other words if current stack state (one being explored) has more
3358  * valid slots than old one that already passed validation, it means
3359  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
3360  *
3361  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
3362  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
3363  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
3364  */
3365 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
3366                          struct bpf_verifier_state *old,
3367                          struct bpf_verifier_state *cur)
3368 {
3369         struct idpair *idmap;
3370         bool ret = false;
3371         int i;
3372
3373         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
3374         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
3375         if (!idmap)
3376                 return false;
3377
3378         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
3379                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
3380                         goto out_free;
3381         }
3382
3383         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK; i++) {
3384                 if (old->stack_slot_type[i] == STACK_INVALID)
3385                         continue;
3386                 if (old->stack_slot_type[i] != cur->stack_slot_type[i])
3387                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
3388                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
3389                          * this verifier states are not equivalent,
3390                          * return false to continue verification of this path
3391                          */
3392                         goto out_free;
3393                 if (i % BPF_REG_SIZE)
3394                         continue;
3395                 if (old->stack_slot_type[i] != STACK_SPILL)
3396                         continue;
3397                 if (!regsafe(&old->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
3398                              &cur->spilled_regs[i / BPF_REG_SIZE],
3399                              idmap))
3400                         /* when explored and current stack slot are both storing
3401                          * spilled registers, check that stored pointers types
3402                          * are the same as well.
3403                          * Ex: explored safe path could have stored
3404                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
3405                          * but current path has stored:
3406                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
3407                          * such verifier states are not equivalent.
3408                          * return false to continue verification of this path
3409                          */
3410                         goto out_free;
3411                 else
3412                         continue;
3413         }
3414         ret = true;
3415 out_free:
3416         kfree(idmap);
3417         return ret;
3418 }
3419
3420 static bool do_propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3421                                   struct bpf_verifier_state *parent)
3422 {
3423         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
3424         bool touched = false; /* any changes made? */
3425         int i;
3426
3427         if (!parent)
3428                 return touched;
3429         /* Propagate read liveness of registers... */
3430         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
3431         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
3432         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
3433                 if (parent->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3434                         continue;
3435                 if (writes && (state->regs[i].live & REG_LIVE_WRITTEN))
3436                         continue;
3437                 if (state->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
3438                         parent->regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3439                         touched = true;
3440                 }
3441         }
3442         /* ... and stack slots */
3443         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE; i++) {
3444                 if (parent->stack_slot_type[i * BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL)
3445                         continue;
3446                 if (state->stack_slot_type[i * BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL)
3447                         continue;
3448                 if (parent->spilled_regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3449                         continue;
3450                 if (writes && (state->spilled_regs[i].live & REG_LIVE_WRITTEN))
3451                         continue;
3452                 if (state->spilled_regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
3453                         parent->spilled_regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3454                         touched = true;
3455                 }
3456         }
3457         return touched;
3458 }
3459
3460 static void propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3461                                struct bpf_verifier_state *parent)
3462 {
3463         while (do_propagate_liveness(state, parent)) {
3464                 /* Something changed, so we need to feed those changes onward */
3465                 state = parent;
3466                 parent = state->parent;
3467         }
3468 }
3469
3470 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
3471 {
3472         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
3473         struct bpf_verifier_state_list *sl;
3474         int i;
3475
3476         sl = env->explored_states[insn_idx];
3477         if (!sl)
3478                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
3479                  * be doing state search here
3480                  */
3481                 return 0;
3482
3483         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3484                 if (states_equal(env, &sl->state, &env->cur_state)) {
3485                         /* reached equivalent register/stack state,
3486                          * prune the search.
3487                          * Registers read by the continuation are read by us.
3488                          */
3489                         propagate_liveness(&sl->state, &env->cur_state);
3490                         return 1;
3491                 }
3492                 sl = sl->next;
3493         }
3494
3495         /* there were no equivalent states, remember current one.
3496          * technically the current state is not proven to be safe yet,
3497          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
3498          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
3499          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
3500          */
3501         new_sl = kmalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_USER);
3502         if (!new_sl)
3503                 return -ENOMEM;
3504
3505         /* add new state to the head of linked list */
3506         memcpy(&new_sl->state, &env->cur_state, sizeof(env->cur_state));
3507         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
3508         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
3509         /* connect new state to parentage chain */
3510         env->cur_state.parent = &new_sl->state;
3511         /* clear liveness marks in current state */
3512         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
3513                 env->cur_state.regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3514         for (i = 0; i < MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE; i++)
3515                 if (env->cur_state.stack_slot_type[i * BPF_REG_SIZE] == STACK_SPILL)
3516                         env->cur_state.spilled_regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3517         return 0;
3518 }
3519
3520 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
3521                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
3522 {
3523         if (!env->analyzer_ops || !env->analyzer_ops->insn_hook)
3524                 return 0;
3525
3526         return env->analyzer_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3527 }
3528
3529 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
3530 {
3531         struct bpf_verifier_state *state = &env->cur_state;
3532         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3533         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
3534         int insn_cnt = env->prog->len;
3535         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
3536         int insn_processed = 0;
3537         bool do_print_state = false;
3538
3539         init_reg_state(regs);
3540         state->parent = NULL;
3541         insn_idx = 0;
3542         for (;;) {
3543                 struct bpf_insn *insn;
3544                 u8 class;
3545                 int err;
3546
3547                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
3548                         verbose("invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
3549                                 insn_idx, insn_cnt);
3550                         return -EFAULT;
3551                 }
3552
3553                 insn = &insns[insn_idx];
3554                 class = BPF_CLASS(insn->code);
3555
3556                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
3557                         verbose("BPF program is too large. Processed %d insn\n",
3558                                 insn_processed);
3559                         return -E2BIG;
3560                 }
3561
3562                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3563                 if (err < 0)
3564                         return err;
3565                 if (err == 1) {
3566                         /* found equivalent state, can prune the search */
3567                         if (log_level) {
3568                                 if (do_print_state)
3569                                         verbose("\nfrom %d to %d: safe\n",
3570                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3571                                 else
3572                                         verbose("%d: safe\n", insn_idx);
3573                         }
3574                         goto process_bpf_exit;
3575                 }
3576
3577                 if (need_resched())
3578                         cond_resched();
3579
3580                 if (log_level > 1 || (log_level && do_print_state)) {
3581                         if (log_level > 1)
3582                                 verbose("%d:", insn_idx);
3583                         else
3584                                 verbose("\nfrom %d to %d:",
3585                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3586                         print_verifier_state(&env->cur_state);
3587                         do_print_state = false;
3588                 }
3589
3590                 if (log_level) {
3591                         verbose("%d: ", insn_idx);
3592                         print_bpf_insn(env, insn);
3593                 }
3594
3595                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3596                 if (err)
3597                         return err;
3598
3599                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3600                         err = check_alu_op(env, insn);
3601                         if (err)
3602                                 return err;
3603
3604                 } else if (class == BPF_LDX) {
3605                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3606
3607                         /* check for reserved fields is already done */
3608
3609                         /* check src operand */
3610                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3611                         if (err)
3612                                 return err;
3613
3614                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3615                         if (err)
3616                                 return err;
3617
3618                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3619
3620                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3621                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3622                          */
3623                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3624                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3625                                                insn->dst_reg);
3626                         if (err)
3627                                 return err;
3628
3629                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3630
3631                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3632                                 /* saw a valid insn
3633                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3634                                  * save type to validate intersecting paths
3635                                  */
3636                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3637
3638                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3639                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3640                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3641                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3642                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3643                                  * with different pointer types:
3644                                  * src_reg == ctx in one branch and
3645                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3646                                  * Reject it.
3647                                  */
3648                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3649                                 return -EINVAL;
3650                         }
3651
3652                 } else if (class == BPF_STX) {
3653                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3654
3655                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3656                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3657                                 if (err)
3658                                         return err;
3659                                 insn_idx++;
3660                                 continue;
3661                         }
3662
3663                         /* check src1 operand */
3664                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3665                         if (err)
3666                                 return err;
3667                         /* check src2 operand */
3668                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3669                         if (err)
3670                                 return err;
3671
3672                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3673
3674                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3675                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3676                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3677                                                insn->src_reg);
3678                         if (err)
3679                                 return err;
3680
3681                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3682
3683                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3684                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3685                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3686                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3687                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3688                                 verbose("same insn cannot be used with different pointers\n");
3689                                 return -EINVAL;
3690                         }
3691
3692                 } else if (class == BPF_ST) {
3693                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3694                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3695                                 verbose("BPF_ST uses reserved fields\n");
3696                                 return -EINVAL;
3697                         }
3698                         /* check src operand */
3699                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3700                         if (err)
3701                                 return err;
3702
3703                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3704                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3705                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3706                                                -1);
3707                         if (err)
3708                                 return err;
3709
3710                 } else if (class == BPF_JMP) {
3711                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3712
3713                         if (opcode == BPF_CALL) {
3714                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3715                                     insn->off != 0 ||
3716                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3717                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3718                                         verbose("BPF_CALL uses reserved fields\n");
3719                                         return -EINVAL;
3720                                 }
3721
3722                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3723                                 if (err)
3724                                         return err;
3725
3726                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3727                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3728                                     insn->imm != 0 ||
3729                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3730                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3731                                         verbose("BPF_JA uses reserved fields\n");
3732                                         return -EINVAL;
3733                                 }
3734
3735                                 insn_idx += insn->off + 1;
3736                                 continue;
3737
3738                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
3739                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3740                                     insn->imm != 0 ||
3741                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3742                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3743                                         verbose("BPF_EXIT uses reserved fields\n");
3744                                         return -EINVAL;
3745                                 }
3746
3747                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
3748                                  * to return the value from eBPF program.
3749                                  * Make sure that it's readable at this time
3750                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
3751                                  * something into it earlier
3752                                  */
3753                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
3754                                 if (err)
3755                                         return err;
3756
3757                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
3758                                         verbose("R0 leaks addr as return value\n");
3759                                         return -EACCES;
3760                                 }
3761
3762 process_bpf_exit:
3763                                 insn_idx = pop_stack(env, &prev_insn_idx);
3764                                 if (insn_idx < 0) {
3765                                         break;
3766                                 } else {
3767                                         do_print_state = true;
3768                                         continue;
3769                                 }
3770                         } else {
3771                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
3772                                 if (err)
3773                                         return err;
3774                         }
3775                 } else if (class == BPF_LD) {
3776                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3777
3778                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
3779                                 err = check_ld_abs(env, insn);
3780                                 if (err)
3781                                         return err;
3782
3783                         } else if (mode == BPF_IMM) {
3784                                 err = check_ld_imm(env, insn);
3785                                 if (err)
3786                                         return err;
3787
3788                                 insn_idx++;
3789                         } else {
3790                                 verbose("invalid BPF_LD mode\n");
3791                                 return -EINVAL;
3792                         }
3793                 } else {
3794                         verbose("unknown insn class %d\n", class);
3795                         return -EINVAL;
3796                 }
3797
3798                 insn_idx++;
3799         }
3800
3801         verbose("processed %d insns, stack depth %d\n",
3802                 insn_processed, env->prog->aux->stack_depth);
3803         return 0;
3804 }
3805
3806 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
3807 {
3808         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
3809                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
3810                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
3811                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
3812 }
3813
3814 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_map *map,
3815                                         struct bpf_prog *prog)
3816
3817 {
3818         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
3819          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
3820          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
3821          * triggered.
3822          */
3823         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
3824                 if (!check_map_prealloc(map)) {
3825                         verbose("perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
3826                         return -EINVAL;
3827                 }
3828                 if (map->inner_map_meta &&
3829                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
3830                         verbose("perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
3831                         return -EINVAL;
3832                 }
3833         }
3834         return 0;
3835 }
3836
3837 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
3838  * replace them with actual map pointers
3839  */
3840 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
3841 {
3842         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3843         int insn_cnt = env->prog->len;
3844         int i, j, err;
3845
3846         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
3847         if (err)
3848                 return err;
3849
3850         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
3851                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
3852                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
3853                         verbose("BPF_LDX uses reserved fields\n");
3854                         return -EINVAL;
3855                 }
3856
3857                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
3858                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
3859                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
3860                         verbose("BPF_STX uses reserved fields\n");
3861                         return -EINVAL;
3862                 }
3863
3864                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
3865                         struct bpf_map *map;
3866                         struct fd f;
3867
3868                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
3869                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
3870                             insn[1].off != 0) {
3871                                 verbose("invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
3872                                 return -EINVAL;
3873                         }
3874
3875                         if (insn->src_reg == 0)
3876                                 /* valid generic load 64-bit imm */
3877                                 goto next_insn;
3878
3879                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
3880                                 verbose("unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
3881                                 return -EINVAL;
3882                         }
3883
3884                         f = fdget(insn->imm);
3885                         map = __bpf_map_get(f);
3886                         if (IS_ERR(map)) {
3887                                 verbose("fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
3888                                         insn->imm);
3889                                 return PTR_ERR(map);
3890                         }
3891
3892                         err = check_map_prog_compatibility(map, env->prog);
3893                         if (err) {
3894                                 fdput(f);
3895                                 return err;
3896                         }
3897
3898                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3899                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
3900                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
3901
3902                         /* check whether we recorded this map already */
3903                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
3904                                 if (env->used_maps[j] == map) {
3905                                         fdput(f);
3906                                         goto next_insn;
3907                                 }
3908
3909                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
3910                                 fdput(f);
3911                                 return -E2BIG;
3912                         }
3913
3914                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
3915                          * the map will be released by release_maps() or it
3916                          * will be used by the valid program until it's unloaded
3917                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
3918                          */
3919                         map = bpf_map_inc(map, false);
3920                         if (IS_ERR(map)) {
3921                                 fdput(f);
3922                                 return PTR_ERR(map);
3923                         }
3924                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
3925
3926                         fdput(f);
3927 next_insn:
3928                         insn++;
3929                         i++;
3930                 }
3931         }
3932
3933         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
3934          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
3935          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
3936          */
3937         return 0;
3938 }
3939
3940 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
3941 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
3942 {
3943         int i;
3944
3945         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
3946                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
3947 }
3948
3949 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
3950 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
3951 {
3952         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3953         int insn_cnt = env->prog->len;
3954         int i;
3955
3956         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
3957                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
3958                         insn->src_reg = 0;
3959 }
3960
3961 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
3962  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
3963  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
3964  */
3965 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
3966                                 u32 off, u32 cnt)
3967 {
3968         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
3969
3970         if (cnt == 1)
3971                 return 0;
3972         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
3973         if (!new_data)
3974                 return -ENOMEM;
3975         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
3976         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
3977                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
3978         env->insn_aux_data = new_data;
3979         vfree(old_data);
3980         return 0;
3981 }
3982
3983 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
3984                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
3985 {
3986         struct bpf_prog *new_prog;
3987
3988         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
3989         if (!new_prog)
3990                 return NULL;
3991         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
3992                 return NULL;
3993         return new_prog;
3994 }
3995
3996 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
3997  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
3998  */
3999 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
4000 {
4001         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->prog->aux->ops;
4002         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
4003         const int insn_cnt = env->prog->len;
4004         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
4005         struct bpf_prog *new_prog;
4006         enum bpf_access_type type;
4007         bool is_narrower_load;
4008         u32 target_size;
4009
4010         if (ops->gen_prologue) {
4011                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
4012                                         env->prog);
4013                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4014                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
4015                         return -EINVAL;
4016                 } else if (cnt) {
4017                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
4018                         if (!new_prog)
4019                                 return -ENOMEM;
4020
4021                         env->prog = new_prog;
4022                         delta += cnt - 1;
4023                 }
4024         }
4025
4026         if (!ops->convert_ctx_access)
4027                 return 0;
4028
4029         insn = env->prog->insnsi + delta;
4030
4031         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4032                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4033                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4034                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4035                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
4036                         type = BPF_READ;
4037                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4038                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4039                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4040                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
4041                         type = BPF_WRITE;
4042                 else
4043                         continue;
4044
4045                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
4046                         continue;
4047
4048                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
4049                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
4050
4051                 /* If the read access is a narrower load of the field,
4052                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
4053                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
4054                  * we will apply proper mask to the result.
4055                  */
4056                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
4057                 if (is_narrower_load) {
4058                         u32 off = insn->off;
4059                         u8 size_code;
4060
4061                         if (type == BPF_WRITE) {
4062                                 verbose("bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
4063                                 return -EINVAL;
4064                         }
4065
4066                         size_code = BPF_H;
4067                         if (ctx_field_size == 4)
4068                                 size_code = BPF_W;
4069                         else if (ctx_field_size == 8)
4070                                 size_code = BPF_DW;
4071
4072                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
4073                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
4074                 }
4075
4076                 target_size = 0;
4077                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
4078                                               &target_size);
4079                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
4080                     (ctx_field_size && !target_size)) {
4081                         verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
4082                         return -EINVAL;
4083                 }
4084
4085                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
4086                         if (ctx_field_size <= 4)
4087                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4088                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4089                         else
4090                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4091                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4092                 }
4093
4094                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4095                 if (!new_prog)
4096                         return -ENOMEM;
4097
4098                 delta += cnt - 1;
4099
4100                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4101                 env->prog = new_prog;
4102                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4103         }
4104
4105         return 0;
4106 }
4107
4108 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
4109  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
4110  *
4111  * this function is called after eBPF program passed verification
4112  */
4113 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
4114 {
4115         struct bpf_prog *prog = env->prog;
4116         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
4117         const struct bpf_func_proto *fn;
4118         const int insn_cnt = prog->len;
4119         struct bpf_insn insn_buf[16];
4120         struct bpf_prog *new_prog;
4121         struct bpf_map *map_ptr;
4122         int i, cnt, delta = 0;
4123
4124         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4125                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
4126                         continue;
4127
4128                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
4129                         prog->dst_needed = 1;
4130                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
4131                         bpf_user_rnd_init_once();
4132                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
4133                         /* If we tail call into other programs, we
4134                          * cannot make any assumptions since they can
4135                          * be replaced dynamically during runtime in
4136                          * the program array.
4137                          */
4138                         prog->cb_access = 1;
4139                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
4140
4141                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
4142                          * conditional branch in the interpeter for every normal
4143                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
4144                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
4145                          */
4146                         insn->imm = 0;
4147                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
4148                         continue;
4149                 }
4150
4151                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
4152                  * handlers are currently limited to 64 bit only.
4153                  */
4154                 if (ebpf_jit_enabled() && BITS_PER_LONG == 64 &&
4155                     insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
4156                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4157                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
4158                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
4159                                 goto patch_call_imm;
4160
4161                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
4162                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4163                                 verbose("bpf verifier is misconfigured\n");
4164                                 return -EINVAL;
4165                         }
4166
4167                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
4168                                                        cnt);
4169                         if (!new_prog)
4170                                 return -ENOMEM;
4171
4172                         delta += cnt - 1;
4173
4174                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4175                         env->prog = prog = new_prog;
4176                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4177                         continue;
4178                 }
4179
4180 patch_call_imm:
4181                 fn = prog->aux->ops->get_func_proto(insn->imm);
4182                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
4183                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
4184                  */
4185                 if (!fn->func) {
4186                         verbose("kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4187                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
4188                         return -EFAULT;
4189                 }
4190                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
4191         }
4192
4193         return 0;
4194 }
4195
4196 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
4197 {
4198         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
4199         int i;
4200
4201         if (!env->explored_states)
4202                 return;
4203
4204         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
4205                 sl = env->explored_states[i];
4206
4207                 if (sl)
4208                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4209                                 sln = sl->next;
4210                                 kfree(sl);
4211                                 sl = sln;
4212                         }
4213         }
4214
4215         kfree(env->explored_states);
4216 }
4217
4218 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
4219 {
4220         char __user *log_ubuf = NULL;
4221         struct bpf_verifier_env *env;
4222         int ret = -EINVAL;
4223
4224         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
4225          * allocate/free it every time bpf_check() is called
4226          */
4227         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4228         if (!env)
4229                 return -ENOMEM;
4230
4231         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4232                                      (*prog)->len);
4233         ret = -ENOMEM;
4234         if (!env->insn_aux_data)
4235                 goto err_free_env;
4236         env->prog = *prog;
4237
4238         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4239         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4240
4241         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
4242                 /* user requested verbose verifier output
4243                  * and supplied buffer to store the verification trace
4244                  */
4245                 log_level = attr->log_level;
4246                 log_ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
4247                 log_size = attr->log_size;
4248                 log_len = 0;
4249
4250                 ret = -EINVAL;
4251                 /* log_* values have to be sane */
4252                 if (log_size < 128 || log_size > UINT_MAX >> 8 ||
4253                     log_level == 0 || log_ubuf == NULL)
4254                         goto err_unlock;
4255
4256                 ret = -ENOMEM;
4257                 log_buf = vmalloc(log_size);
4258                 if (!log_buf)
4259                         goto err_unlock;
4260         } else {
4261                 log_level = 0;
4262         }
4263
4264         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
4265         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4266                 env->strict_alignment = true;
4267
4268         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
4269         if (ret < 0)
4270                 goto skip_full_check;
4271
4272         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4273                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4274                                        GFP_USER);
4275         ret = -ENOMEM;
4276         if (!env->explored_states)
4277                 goto skip_full_check;
4278
4279         ret = check_cfg(env);
4280         if (ret < 0)
4281                 goto skip_full_check;
4282
4283         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4284
4285         ret = do_check(env);
4286
4287 skip_full_check:
4288         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
4289         free_states(env);
4290
4291         if (ret == 0)
4292                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
4293                 ret = convert_ctx_accesses(env);
4294
4295         if (ret == 0)
4296                 ret = fixup_bpf_calls(env);
4297
4298         if (log_level && log_len >= log_size - 1) {
4299                 BUG_ON(log_len >= log_size);
4300                 /* verifier log exceeded user supplied buffer */
4301                 ret = -ENOSPC;
4302                 /* fall through to return what was recorded */
4303         }
4304
4305         /* copy verifier log back to user space including trailing zero */
4306         if (log_level && copy_to_user(log_ubuf, log_buf, log_len + 1) != 0) {
4307                 ret = -EFAULT;
4308                 goto free_log_buf;
4309         }
4310
4311         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
4312                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
4313                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
4314                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
4315                                                           GFP_KERNEL);
4316
4317                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
4318                         ret = -ENOMEM;
4319                         goto free_log_buf;
4320                 }
4321
4322                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
4323                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
4324                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
4325
4326                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
4327                  * bpf_ld_imm64 instructions
4328                  */
4329                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
4330         }
4331
4332 free_log_buf:
4333         if (log_level)
4334                 vfree(log_buf);
4335         if (!env->prog->aux->used_maps)
4336                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
4337                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
4338                  */
4339                 release_maps(env);
4340         *prog = env->prog;
4341 err_unlock:
4342         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4343         vfree(env->insn_aux_data);
4344 err_free_env:
4345         kfree(env);
4346         return ret;
4347 }
4348
4349 int bpf_analyzer(struct bpf_prog *prog, const struct bpf_ext_analyzer_ops *ops,
4350                  void *priv)
4351 {
4352         struct bpf_verifier_env *env;
4353         int ret;
4354
4355         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4356         if (!env)
4357                 return -ENOMEM;
4358
4359         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4360                                      prog->len);
4361         ret = -ENOMEM;
4362         if (!env->insn_aux_data)
4363                 goto err_free_env;
4364         env->prog = prog;
4365         env->analyzer_ops = ops;
4366         env->analyzer_priv = priv;
4367
4368         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4369         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4370
4371         log_level = 0;
4372
4373         env->strict_alignment = false;
4374         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4375                 env->strict_alignment = true;
4376
4377         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4378                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4379                                        GFP_KERNEL);
4380         ret = -ENOMEM;
4381         if (!env->explored_states)
4382                 goto skip_full_check;
4383
4384         ret = check_cfg(env);
4385         if (ret < 0)
4386                 goto skip_full_check;
4387
4388         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4389
4390         ret = do_check(env);
4391
4392 skip_full_check:
4393         while (pop_stack(env, NULL) >= 0);
4394         free_states(env);
4395
4396         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4397         vfree(env->insn_aux_data);
4398 err_free_env:
4399         kfree(env);
4400         return ret;
4401 }
4402 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_analyzer);