bpf: fix missing error return in check_stack_boundary()
[linux-2.6-microblaze.git] / 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 #include "disasm.h"
25
26 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
27 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
28         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
29 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
30 #include <linux/bpf_types.h>
31 #undef BPF_PROG_TYPE
32 #undef BPF_MAP_TYPE
33 };
34
35 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
36  * instruction by instruction and updates register/stack state.
37  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
38  *
39  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
40  * It rejects the following programs:
41  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
42  * - if loop is present (detected via back-edge)
43  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
44  * - out of bounds or malformed jumps
45  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
46  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
47  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
48  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
49  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
50  *
51  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
52  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
53  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
54  * copied to R1.
55  *
56  * All registers are 64-bit.
57  * R0 - return register
58  * R1-R5 argument passing registers
59  * R6-R9 callee saved registers
60  * R10 - frame pointer read-only
61  *
62  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
63  * and has type PTR_TO_CTX.
64  *
65  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
66  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
67  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
68  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
69  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
70  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
71  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
72  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
73  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
74  *
75  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
76  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
77  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
78  *
79  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
80  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK. These are three pointer
81  * types recognized by check_mem_access() function.
82  *
83  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
84  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
85  *
86  * registers used to pass values to function calls are checked against
87  * function argument constraints.
88  *
89  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
90  * It means that the register type passed to this function must be
91  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
92  * 'pointer to map element key'
93  *
94  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
95  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
96  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
97  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
98  *
99  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
100  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
101  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
102  * the helper function as a pointer to map element key.
103  *
104  * On the kernel side the helper function looks like:
105  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
106  * {
107  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
108  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
109  *    void *value;
110  *
111  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
112  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
113  *    the stack of eBPF program.
114  * }
115  *
116  * Corresponding eBPF program may look like:
117  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
118  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
119  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
120  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
121  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
122  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
123  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
124  *
125  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
126  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
127  * and were initialized prior to this call.
128  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
129  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
130  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
131  * returns ether pointer to map value or NULL.
132  *
133  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
134  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
135  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
136  * branch. See check_cond_jmp_op().
137  *
138  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
139  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
140  */
141
142 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
143 struct bpf_verifier_stack_elem {
144         /* verifer state is 'st'
145          * before processing instruction 'insn_idx'
146          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
147          */
148         struct bpf_verifier_state st;
149         int insn_idx;
150         int prev_insn_idx;
151         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
152 };
153
154 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
155 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
156
157 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
158
159 struct bpf_call_arg_meta {
160         struct bpf_map *map_ptr;
161         bool raw_mode;
162         bool pkt_access;
163         int regno;
164         int access_size;
165 };
166
167 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
168
169 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
170  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
171  * can figure out what's wrong with the program
172  */
173 static __printf(2, 3) void verbose(struct bpf_verifier_env *env,
174                                    const char *fmt, ...)
175 {
176         struct bpf_verifer_log *log = &env->log;
177         unsigned int n;
178         va_list args;
179
180         if (!log->level || !log->ubuf || bpf_verifier_log_full(log))
181                 return;
182
183         va_start(args, fmt);
184         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
185         va_end(args);
186
187         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
188                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
189
190         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
191         log->kbuf[n] = '\0';
192
193         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
194                 log->len_used += n;
195         else
196                 log->ubuf = NULL;
197 }
198
199 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
200 {
201         return type == PTR_TO_PACKET ||
202                type == PTR_TO_PACKET_META;
203 }
204
205 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
206 static const char * const reg_type_str[] = {
207         [NOT_INIT]              = "?",
208         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
209         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
210         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
211         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
212         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
213         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
214         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
215         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
216         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
217 };
218
219 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
220                                  struct bpf_verifier_state *state)
221 {
222         struct bpf_reg_state *reg;
223         enum bpf_reg_type t;
224         int i;
225
226         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
227                 reg = &state->regs[i];
228                 t = reg->type;
229                 if (t == NOT_INIT)
230                         continue;
231                 verbose(env, " R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
232                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
233                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
234                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
235                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
236                 } else {
237                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
238                         if (t != SCALAR_VALUE)
239                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
240                         if (type_is_pkt_pointer(t))
241                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
242                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
243                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
244                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
245                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
246                                         reg->map_ptr->key_size,
247                                         reg->map_ptr->value_size);
248                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
249                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
250                                  * could be a pointer whose offset is too big
251                                  * for reg->off
252                                  */
253                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
254                         } else {
255                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
256                                     reg->smin_value != S64_MIN)
257                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
258                                                 (long long)reg->smin_value);
259                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
260                                     reg->smax_value != S64_MAX)
261                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
262                                                 (long long)reg->smax_value);
263                                 if (reg->umin_value != 0)
264                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
265                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
266                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
267                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
268                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
269                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
270                                         char tn_buf[48];
271
272                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
273                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
274                                 }
275                         }
276                         verbose(env, ")");
277                 }
278         }
279         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
280                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
281                         verbose(env, " fp%d=%s",
282                                 -MAX_BPF_STACK + i * BPF_REG_SIZE,
283                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
284         }
285         verbose(env, "\n");
286 }
287
288 static int copy_stack_state(struct bpf_verifier_state *dst,
289                             const struct bpf_verifier_state *src)
290 {
291         if (!src->stack)
292                 return 0;
293         if (WARN_ON_ONCE(dst->allocated_stack < src->allocated_stack)) {
294                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */
295                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));
296                 return -EFAULT;
297         }
298         memcpy(dst->stack, src->stack,
299                sizeof(*src->stack) * (src->allocated_stack / BPF_REG_SIZE));
300         return 0;
301 }
302
303 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
304  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
305  * the program calls into realloc_verifier_state() to grow the stack size.
306  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
307  * which this function copies over. It points to previous bpf_verifier_state
308  * which is never reallocated
309  */
310 static int realloc_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state, int size,
311                                   bool copy_old)
312 {
313         u32 old_size = state->allocated_stack;
314         struct bpf_stack_state *new_stack;
315         int slot = size / BPF_REG_SIZE;
316
317         if (size <= old_size || !size) {
318                 if (copy_old)
319                         return 0;
320                 state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
321                 if (!size && old_size) {
322                         kfree(state->stack);
323                         state->stack = NULL;
324                 }
325                 return 0;
326         }
327         new_stack = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_stack_state),
328                                   GFP_KERNEL);
329         if (!new_stack)
330                 return -ENOMEM;
331         if (copy_old) {
332                 if (state->stack)
333                         memcpy(new_stack, state->stack,
334                                sizeof(*new_stack) * (old_size / BPF_REG_SIZE));
335                 memset(new_stack + old_size / BPF_REG_SIZE, 0,
336                        sizeof(*new_stack) * (size - old_size) / BPF_REG_SIZE);
337         }
338         state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
339         kfree(state->stack);
340         state->stack = new_stack;
341         return 0;
342 }
343
344 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
345                                 bool free_self)
346 {
347         kfree(state->stack);
348         if (free_self)
349                 kfree(state);
350 }
351
352 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
353  * when necessary to accommodate larger src stack
354  */
355 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst,
356                                const struct bpf_verifier_state *src)
357 {
358         int err;
359
360         err = realloc_verifier_state(dst, src->allocated_stack, false);
361         if (err)
362                 return err;
363         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_verifier_state, allocated_stack));
364         return copy_stack_state(dst, src);
365 }
366
367 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
368                      int *insn_idx)
369 {
370         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
371         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
372         int err;
373
374         if (env->head == NULL)
375                 return -ENOENT;
376
377         if (cur) {
378                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
379                 if (err)
380                         return err;
381         }
382         if (insn_idx)
383                 *insn_idx = head->insn_idx;
384         if (prev_insn_idx)
385                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
386         elem = head->next;
387         free_verifier_state(&head->st, false);
388         kfree(head);
389         env->head = elem;
390         env->stack_size--;
391         return 0;
392 }
393
394 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
395                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
396 {
397         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
398         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
399         int err;
400
401         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
402         if (!elem)
403                 goto err;
404
405         elem->insn_idx = insn_idx;
406         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
407         elem->next = env->head;
408         env->head = elem;
409         env->stack_size++;
410         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
411         if (err)
412                 goto err;
413         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
414                 verbose(env, "BPF program is too complex\n");
415                 goto err;
416         }
417         return &elem->st;
418 err:
419         /* pop all elements and return */
420         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
421         return NULL;
422 }
423
424 #define CALLER_SAVED_REGS 6
425 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
426         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
427 };
428
429 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
430
431 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
432  * known to have the value @imm.
433  */
434 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
435 {
436         reg->id = 0;
437         reg->var_off = tnum_const(imm);
438         reg->smin_value = (s64)imm;
439         reg->smax_value = (s64)imm;
440         reg->umin_value = imm;
441         reg->umax_value = imm;
442 }
443
444 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
445  * used only on registers holding a pointer type.
446  */
447 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
448 {
449         __mark_reg_known(reg, 0);
450 }
451
452 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
453                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
454 {
455         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
456                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
457                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
458                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
459                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
460                 return;
461         }
462         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
463 }
464
465 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
466 {
467         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
468 }
469
470 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
471 {
472         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
473                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
474 }
475
476 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
477 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
478                                     enum bpf_reg_type which)
479 {
480         /* The register can already have a range from prior markings.
481          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
482          * origin.
483          */
484         return reg->type == which &&
485                reg->id == 0 &&
486                reg->off == 0 &&
487                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
488 }
489
490 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
491 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
492 {
493         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
494         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
495                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
496         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
497         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
498                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
499         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
500         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
501                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
502 }
503
504 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
505 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
506 {
507         /* Learn sign from signed bounds.
508          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
509          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
510          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
511          */
512         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
513                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
514                                                           reg->umin_value);
515                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
516                                                           reg->umax_value);
517                 return;
518         }
519         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
520          * boundary, so we must be careful.
521          */
522         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
523                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
524                  * is positive, hence safe.
525                  */
526                 reg->smin_value = reg->umin_value;
527                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
528                                                           reg->umax_value);
529         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
530                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
531                  * is negative, hence safe.
532                  */
533                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
534                                                           reg->umin_value);
535                 reg->smax_value = reg->umax_value;
536         }
537 }
538
539 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
540 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
541 {
542         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
543                                       tnum_range(reg->umin_value,
544                                                  reg->umax_value));
545 }
546
547 /* Reset the min/max bounds of a register */
548 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
549 {
550         reg->smin_value = S64_MIN;
551         reg->smax_value = S64_MAX;
552         reg->umin_value = 0;
553         reg->umax_value = U64_MAX;
554 }
555
556 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
557 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
558 {
559         reg->type = SCALAR_VALUE;
560         reg->id = 0;
561         reg->off = 0;
562         reg->var_off = tnum_unknown;
563         __mark_reg_unbounded(reg);
564 }
565
566 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
567                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
568 {
569         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
570                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
571                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
572                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
573                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
574                 return;
575         }
576         __mark_reg_unknown(regs + regno);
577 }
578
579 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
580 {
581         __mark_reg_unknown(reg);
582         reg->type = NOT_INIT;
583 }
584
585 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
586                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
587 {
588         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
589                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
590                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
591                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
592                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
593                 return;
594         }
595         __mark_reg_not_init(regs + regno);
596 }
597
598 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
599                            struct bpf_reg_state *regs)
600 {
601         int i;
602
603         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
604                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
605                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
606         }
607
608         /* frame pointer */
609         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
610         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
611
612         /* 1st arg to a function */
613         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
614         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
615 }
616
617 enum reg_arg_type {
618         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
619         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
620         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
621 };
622
623 static void mark_reg_read(const struct bpf_verifier_state *state, u32 regno)
624 {
625         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
626
627         if (regno == BPF_REG_FP)
628                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
629                 return;
630
631         while (parent) {
632                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
633                 if (state->regs[regno].live & REG_LIVE_WRITTEN)
634                         break;
635                 /* ... then we depend on parent's value */
636                 parent->regs[regno].live |= REG_LIVE_READ;
637                 state = parent;
638                 parent = state->parent;
639         }
640 }
641
642 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
643                          enum reg_arg_type t)
644 {
645         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state->regs;
646
647         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
648                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
649                 return -EINVAL;
650         }
651
652         if (t == SRC_OP) {
653                 /* check whether register used as source operand can be read */
654                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
655                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
656                         return -EACCES;
657                 }
658                 mark_reg_read(env->cur_state, regno);
659         } else {
660                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
661                 if (regno == BPF_REG_FP) {
662                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
663                         return -EACCES;
664                 }
665                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
666                 if (t == DST_OP)
667                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
668         }
669         return 0;
670 }
671
672 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
673 {
674         switch (type) {
675         case PTR_TO_MAP_VALUE:
676         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
677         case PTR_TO_STACK:
678         case PTR_TO_CTX:
679         case PTR_TO_PACKET:
680         case PTR_TO_PACKET_META:
681         case PTR_TO_PACKET_END:
682         case CONST_PTR_TO_MAP:
683                 return true;
684         default:
685                 return false;
686         }
687 }
688
689 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
690  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
691  */
692 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
693                              struct bpf_verifier_state *state, int off,
694                              int size, int value_regno)
695 {
696         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
697
698         err = realloc_verifier_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
699                                      true);
700         if (err)
701                 return err;
702         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
703          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
704          */
705         if (!env->allow_ptr_leaks &&
706             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
707             size != BPF_REG_SIZE) {
708                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
709                 return -EACCES;
710         }
711
712         if (value_regno >= 0 &&
713             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
714
715                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
716                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
717                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
718                         return -EACCES;
719                 }
720
721                 /* save register state */
722                 state->stack[spi].spilled_ptr = state->regs[value_regno];
723                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
724
725                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
726                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
727         } else {
728                 /* regular write of data into stack */
729                 state->stack[spi].spilled_ptr = (struct bpf_reg_state) {};
730
731                 for (i = 0; i < size; i++)
732                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
733                                 STACK_MISC;
734         }
735         return 0;
736 }
737
738 static void mark_stack_slot_read(const struct bpf_verifier_state *state, int slot)
739 {
740         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
741
742         while (parent) {
743                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
744                 if (state->stack[slot].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN)
745                         break;
746                 /* ... then we depend on parent's value */
747                 parent->stack[slot].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
748                 state = parent;
749                 parent = state->parent;
750         }
751 }
752
753 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
754                             struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
755                             int value_regno)
756 {
757         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
758         u8 *stype;
759
760         if (state->allocated_stack <= slot) {
761                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
762                         off, size);
763                 return -EACCES;
764         }
765         stype = state->stack[spi].slot_type;
766
767         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
768                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
769                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
770                         return -EACCES;
771                 }
772                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
773                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
774                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
775                                 return -EACCES;
776                         }
777                 }
778
779                 if (value_regno >= 0) {
780                         /* restore register state from stack */
781                         state->regs[value_regno] = state->stack[spi].spilled_ptr;
782                         mark_stack_slot_read(state, spi);
783                 }
784                 return 0;
785         } else {
786                 for (i = 0; i < size; i++) {
787                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_MISC) {
788                                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
789                                         off, i, size);
790                                 return -EACCES;
791                         }
792                 }
793                 if (value_regno >= 0)
794                         /* have read misc data from the stack */
795                         mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
796                 return 0;
797         }
798 }
799
800 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
801 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
802                               int size, bool zero_size_allowed)
803 {
804         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
805         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
806
807         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
808             off + size > map->value_size) {
809                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
810                         map->value_size, off, size);
811                 return -EACCES;
812         }
813         return 0;
814 }
815
816 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
817 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
818                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
819 {
820         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
821         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
822         int err;
823
824         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
825          * need to try adding each of min_value and max_value to off
826          * to make sure our theoretical access will be safe.
827          */
828         if (env->log.level)
829                 print_verifier_state(env, state);
830         /* The minimum value is only important with signed
831          * comparisons where we can't assume the floor of a
832          * value is 0.  If we are using signed variables for our
833          * index'es we need to make sure that whatever we use
834          * will have a set floor within our range.
835          */
836         if (reg->smin_value < 0) {
837                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
838                         regno);
839                 return -EACCES;
840         }
841         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
842                                  zero_size_allowed);
843         if (err) {
844                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
845                         regno);
846                 return err;
847         }
848
849         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
850          * sure we won't do bad things.
851          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
852          */
853         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
854                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
855                         regno);
856                 return -EACCES;
857         }
858         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
859                                  zero_size_allowed);
860         if (err)
861                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
862                         regno);
863         return err;
864 }
865
866 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
867
868 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
869                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
870                                        enum bpf_access_type t)
871 {
872         switch (env->prog->type) {
873         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
874         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
875                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
876                 if (t == BPF_WRITE)
877                         return false;
878                 /* fallthrough */
879         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
880         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
881         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
882         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
883         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
884                 if (meta)
885                         return meta->pkt_access;
886
887                 env->seen_direct_write = true;
888                 return true;
889         default:
890                 return false;
891         }
892 }
893
894 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
895                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
896 {
897         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
898         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
899
900         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
901             (u64)off + size > reg->range) {
902                 verbose(env, "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, bool zero_size_allowed)
911 {
912         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
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(env, "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, zero_size_allowed);
930         if (err) {
931                 verbose(env, "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         if (env->ops->is_valid_access &&
946             env->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
947                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
948                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
949                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
950                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
951                  * will only allow for whole field access and rejects any other
952                  * type of narrower access.
953                  */
954                 *reg_type = info.reg_type;
955
956                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
957                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
958                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
959                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
960                 return 0;
961         }
962
963         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
964         return -EACCES;
965 }
966
967 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
968                                const struct bpf_reg_state *reg)
969 {
970         if (allow_ptr_leaks)
971                 return false;
972
973         return reg->type != SCALAR_VALUE;
974 }
975
976 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
977 {
978         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, cur_regs(env) + regno);
979 }
980
981 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
982                                    const struct bpf_reg_state *reg,
983                                    int off, int size, bool strict)
984 {
985         struct tnum reg_off;
986         int ip_align;
987
988         /* Byte size accesses are always allowed. */
989         if (!strict || size == 1)
990                 return 0;
991
992         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
993          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
994          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
995          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
996          * to this code only in strict mode where we want to emulate
997          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
998          * unconditional IP align value of '2'.
999          */
1000         ip_align = 2;
1001
1002         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1003         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1004                 char tn_buf[48];
1005
1006                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1007                 verbose(env,
1008                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1009                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1010                 return -EACCES;
1011         }
1012
1013         return 0;
1014 }
1015
1016 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1017                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1018                                        const char *pointer_desc,
1019                                        int off, int size, bool strict)
1020 {
1021         struct tnum reg_off;
1022
1023         /* Byte size accesses are always allowed. */
1024         if (!strict || size == 1)
1025                 return 0;
1026
1027         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1028         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1029                 char tn_buf[48];
1030
1031                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1032                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1033                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1034                 return -EACCES;
1035         }
1036
1037         return 0;
1038 }
1039
1040 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1041                                const struct bpf_reg_state *reg,
1042                                int off, int size)
1043 {
1044         bool strict = env->strict_alignment;
1045         const char *pointer_desc = "";
1046
1047         switch (reg->type) {
1048         case PTR_TO_PACKET:
1049         case PTR_TO_PACKET_META:
1050                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1051                  * right in front, treat it the very same way.
1052                  */
1053                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1054         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1055                 pointer_desc = "value ";
1056                 break;
1057         case PTR_TO_CTX:
1058                 pointer_desc = "context ";
1059                 break;
1060         case PTR_TO_STACK:
1061                 pointer_desc = "stack ";
1062                 break;
1063         default:
1064                 break;
1065         }
1066         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1067                                            strict);
1068 }
1069
1070 /* truncate register to smaller size (in bytes)
1071  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
1072  */
1073 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
1074 {
1075         u64 mask;
1076
1077         /* clear high bits in bit representation */
1078         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
1079
1080         /* fix arithmetic bounds */
1081         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
1082         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
1083                 reg->umin_value &= mask;
1084                 reg->umax_value &= mask;
1085         } else {
1086                 reg->umin_value = 0;
1087                 reg->umax_value = mask;
1088         }
1089         reg->smin_value = reg->umin_value;
1090         reg->smax_value = reg->umax_value;
1091 }
1092
1093 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1094  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1095  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1096  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1097  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1098  */
1099 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
1100                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1101                             int value_regno)
1102 {
1103         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1104         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1105         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1106         int size, err = 0;
1107
1108         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1109         if (size < 0)
1110                 return size;
1111
1112         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1113         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
1114         if (err)
1115                 return err;
1116
1117         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1118         off += reg->off;
1119
1120         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1121                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1122                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1123                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1124                         return -EACCES;
1125                 }
1126
1127                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
1128                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1129                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1130
1131         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1132                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1133
1134                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1135                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1136                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1137                         return -EACCES;
1138                 }
1139                 /* ctx accesses must be at a fixed offset, so that we can
1140                  * determine what type of data were returned.
1141                  */
1142                 if (reg->off) {
1143                         verbose(env,
1144                                 "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d+%d, ctx+const is allowed, ctx+const+const is not\n",
1145                                 regno, reg->off, off - reg->off);
1146                         return -EACCES;
1147                 }
1148                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1149                         char tn_buf[48];
1150
1151                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1152                         verbose(env,
1153                                 "variable ctx access var_off=%s off=%d size=%d",
1154                                 tn_buf, off, size);
1155                         return -EACCES;
1156                 }
1157                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1158                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1159                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1160                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
1161                          * case, we know the offset is zero.
1162                          */
1163                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1164                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1165                         else
1166                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
1167                                                     value_regno);
1168                         regs[value_regno].id = 0;
1169                         regs[value_regno].off = 0;
1170                         regs[value_regno].range = 0;
1171                         regs[value_regno].type = reg_type;
1172                 }
1173
1174         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1175                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1176                  * determine what type of data were returned.
1177                  * See check_stack_read().
1178                  */
1179                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1180                         char tn_buf[48];
1181
1182                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1183                         verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1184                                 tn_buf, off, size);
1185                         return -EACCES;
1186                 }
1187                 off += reg->var_off.value;
1188                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1189                         verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off,
1190                                 size);
1191                         return -EACCES;
1192                 }
1193
1194                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1195                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
1196
1197                 if (t == BPF_WRITE)
1198                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
1199                                                 value_regno);
1200                 else
1201                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
1202                                                value_regno);
1203         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
1204                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1205                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
1206                         return -EACCES;
1207                 }
1208                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1209                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1210                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
1211                                 value_regno);
1212                         return -EACCES;
1213                 }
1214                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
1215                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1216                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1217         } else {
1218                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
1219                         reg_type_str[reg->type]);
1220                 return -EACCES;
1221         }
1222
1223         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1224             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1225                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1226                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
1227         }
1228         return err;
1229 }
1230
1231 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1232 {
1233         int err;
1234
1235         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1236             insn->imm != 0) {
1237                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
1238                 return -EINVAL;
1239         }
1240
1241         /* check src1 operand */
1242         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1243         if (err)
1244                 return err;
1245
1246         /* check src2 operand */
1247         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1248         if (err)
1249                 return err;
1250
1251         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1252                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1253                 return -EACCES;
1254         }
1255
1256         /* check whether atomic_add can read the memory */
1257         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1258                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1259         if (err)
1260                 return err;
1261
1262         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1263         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1264                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1265 }
1266
1267 /* Does this register contain a constant zero? */
1268 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state reg)
1269 {
1270         return reg.type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg.var_off, 0);
1271 }
1272
1273 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1274  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1275  * and all elements of stack are initialized.
1276  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1277  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1278  */
1279 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1280                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1281                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1282 {
1283         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1284         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1285         int off, i, slot, spi;
1286
1287         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1288                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
1289                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1290                     register_is_null(regs[regno]))
1291                         return 0;
1292
1293                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1294                         reg_type_str[regs[regno].type],
1295                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1296                 return -EACCES;
1297         }
1298
1299         /* Only allow fixed-offset stack reads */
1300         if (!tnum_is_const(regs[regno].var_off)) {
1301                 char tn_buf[48];
1302
1303                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), regs[regno].var_off);
1304                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
1305                         regno, tn_buf);
1306                 return -EACCES;
1307         }
1308         off = regs[regno].off + regs[regno].var_off.value;
1309         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1310             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
1311                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1312                         regno, off, access_size);
1313                 return -EACCES;
1314         }
1315
1316         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1317                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1318
1319         if (meta && meta->raw_mode) {
1320                 meta->access_size = access_size;
1321                 meta->regno = regno;
1322                 return 0;
1323         }
1324
1325         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1326                 slot = -(off + i) - 1;
1327                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1328                 if (state->allocated_stack <= slot ||
1329                     state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE] !=
1330                         STACK_MISC) {
1331                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1332                                 off, i, access_size);
1333                         return -EACCES;
1334                 }
1335         }
1336         return 0;
1337 }
1338
1339 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1340                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1341                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1342 {
1343         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1344
1345         switch (reg->type) {
1346         case PTR_TO_PACKET:
1347         case PTR_TO_PACKET_META:
1348                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
1349                                            zero_size_allowed);
1350         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1351                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
1352                                         zero_size_allowed);
1353         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
1354                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1355                                             zero_size_allowed, meta);
1356         }
1357 }
1358
1359 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1360                           enum bpf_arg_type arg_type,
1361                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1362 {
1363         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1364         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1365         int err = 0;
1366
1367         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1368                 return 0;
1369
1370         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
1371         if (err)
1372                 return err;
1373
1374         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1375                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1376                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
1377                                 regno);
1378                         return -EACCES;
1379                 }
1380                 return 0;
1381         }
1382
1383         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
1384             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1385                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
1386                 return -EACCES;
1387         }
1388
1389         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1390             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1391                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1392                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1393                     type != expected_type)
1394                         goto err_type;
1395         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1396                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1397                 expected_type = SCALAR_VALUE;
1398                 if (type != expected_type)
1399                         goto err_type;
1400         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1401                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1402                 if (type != expected_type)
1403                         goto err_type;
1404         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1405                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1406                 if (type != expected_type)
1407                         goto err_type;
1408         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1409                    arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
1410                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1411                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1412                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1413                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
1414                  * happens during stack boundary checking.
1415                  */
1416                 if (register_is_null(*reg) &&
1417                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
1418                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1419                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1420                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1421                          type != expected_type)
1422                         goto err_type;
1423                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1424         } else {
1425                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1426                 return -EFAULT;
1427         }
1428
1429         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1430                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1431                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1432         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1433                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1434                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1435                  * stack limits and initialized
1436                  */
1437                 if (!meta->map_ptr) {
1438                         /* in function declaration map_ptr must come before
1439                          * map_key, so that it's verified and known before
1440                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1441                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1442                          */
1443                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
1444                         return -EACCES;
1445                 }
1446                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1447                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1448                                                   meta->map_ptr->key_size,
1449                                                   false);
1450                 else
1451                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1452                                                    meta->map_ptr->key_size,
1453                                                    false, NULL);
1454         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1455                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1456                  * check [value, value + map->value_size) validity
1457                  */
1458                 if (!meta->map_ptr) {
1459                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1460                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
1461                         return -EACCES;
1462                 }
1463                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1464                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1465                                                   meta->map_ptr->value_size,
1466                                                   false);
1467                 else
1468                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1469                                                    meta->map_ptr->value_size,
1470                                                    false, NULL);
1471         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1472                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1473                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1474
1475                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1476                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1477                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1478                  */
1479                 if (regno == 0) {
1480                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1481                         verbose(env,
1482                                 "ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1483                         return -EACCES;
1484                 }
1485
1486                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
1487                  * happens using its boundaries.
1488                  */
1489
1490                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
1491                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1492                          * mode so that the program is required to
1493                          * initialize all the memory that the helper could
1494                          * just partially fill up.
1495                          */
1496                         meta = NULL;
1497
1498                 if (reg->smin_value < 0) {
1499                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1500                                 regno);
1501                         return -EACCES;
1502                 }
1503
1504                 if (reg->umin_value == 0) {
1505                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1506                                                       zero_size_allowed,
1507                                                       meta);
1508                         if (err)
1509                                 return err;
1510                 }
1511
1512                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
1513                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1514                                 regno);
1515                         return -EACCES;
1516                 }
1517                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1518                                               reg->umax_value,
1519                                               zero_size_allowed, meta);
1520         }
1521
1522         return err;
1523 err_type:
1524         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1525                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1526         return -EACCES;
1527 }
1528
1529 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
1530                                         struct bpf_map *map, int func_id)
1531 {
1532         if (!map)
1533                 return 0;
1534
1535         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1536         switch (map->map_type) {
1537         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1538                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1539                         goto error;
1540                 break;
1541         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1542                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1543                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
1544                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
1545                         goto error;
1546                 break;
1547         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1548                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1549                         goto error;
1550                 break;
1551         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1552                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1553                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1554                         goto error;
1555                 break;
1556         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
1557          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
1558          * for now.
1559          */
1560         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
1561                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1562                         goto error;
1563                 break;
1564         /* Restrict bpf side of cpumap, open when use-cases appear */
1565         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
1566                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1567                         goto error;
1568                 break;
1569         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1570         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1571                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1572                         goto error;
1573                 break;
1574         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
1575                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
1576                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
1577                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem)
1578                         goto error;
1579                 break;
1580         default:
1581                 break;
1582         }
1583
1584         /* ... and second from the function itself. */
1585         switch (func_id) {
1586         case BPF_FUNC_tail_call:
1587                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1588                         goto error;
1589                 break;
1590         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1591         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1592         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
1593                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1594                         goto error;
1595                 break;
1596         case BPF_FUNC_get_stackid:
1597                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1598                         goto error;
1599                 break;
1600         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1601         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1602                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1603                         goto error;
1604                 break;
1605         case BPF_FUNC_redirect_map:
1606                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
1607                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP)
1608                         goto error;
1609                 break;
1610         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
1611                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1612                         goto error;
1613                 break;
1614         case BPF_FUNC_sock_map_update:
1615                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1616                         goto error;
1617                 break;
1618         default:
1619                 break;
1620         }
1621
1622         return 0;
1623 error:
1624         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1625                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1626         return -EINVAL;
1627 }
1628
1629 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1630 {
1631         int count = 0;
1632
1633         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1634                 count++;
1635         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1636                 count++;
1637         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1638                 count++;
1639         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1640                 count++;
1641         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1642                 count++;
1643
1644         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1645 }
1646
1647 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
1648  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
1649  */
1650 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1651 {
1652         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1653         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1654         int i;
1655
1656         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1657                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
1658                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
1659
1660         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
1661                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1662                         continue;
1663                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
1664                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
1665                         __mark_reg_unknown(reg);
1666         }
1667 }
1668
1669 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1670 {
1671         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1672         struct bpf_reg_state *regs;
1673         struct bpf_call_arg_meta meta;
1674         bool changes_data;
1675         int i, err;
1676
1677         /* find function prototype */
1678         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1679                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1680                         func_id);
1681                 return -EINVAL;
1682         }
1683
1684         if (env->ops->get_func_proto)
1685                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id);
1686
1687         if (!fn) {
1688                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1689                         func_id);
1690                 return -EINVAL;
1691         }
1692
1693         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1694         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1695                 verbose(env, "cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1696                 return -EINVAL;
1697         }
1698
1699         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
1700         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1701         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
1702                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
1703                         func_id_name(func_id), func_id);
1704                 return -EINVAL;
1705         }
1706
1707         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1708         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1709
1710         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1711          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1712          */
1713         err = check_raw_mode(fn);
1714         if (err) {
1715                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1716                         func_id_name(func_id), func_id);
1717                 return err;
1718         }
1719
1720         /* check args */
1721         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1722         if (err)
1723                 return err;
1724         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1725         if (err)
1726                 return err;
1727         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1728         if (err)
1729                 return err;
1730         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1731         if (err)
1732                 return err;
1733         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1734         if (err)
1735                 return err;
1736
1737         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1738          * is inferred from register state.
1739          */
1740         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1741                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1742                 if (err)
1743                         return err;
1744         }
1745
1746         regs = cur_regs(env);
1747         /* reset caller saved regs */
1748         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1749                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
1750                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
1751         }
1752
1753         /* update return register (already marked as written above) */
1754         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1755                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
1756                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
1757         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1758                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1759         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1760                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1761
1762                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1763                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
1764                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
1765                 regs[BPF_REG_0].off = 0;
1766                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1767                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1768                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1769                  */
1770                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1771                         verbose(env,
1772                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1773                         return -EINVAL;
1774                 }
1775                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1776                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1777                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1778                 if (!insn_aux->map_ptr)
1779                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1780                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1781                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1782         } else {
1783                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
1784                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1785                 return -EINVAL;
1786         }
1787
1788         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
1789         if (err)
1790                 return err;
1791
1792         if (changes_data)
1793                 clear_all_pkt_pointers(env);
1794         return 0;
1795 }
1796
1797 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
1798 {
1799         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
1800         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
1801
1802         if (b < 0)
1803                 return res > a;
1804         return res < a;
1805 }
1806
1807 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
1808 {
1809         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
1810         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
1811
1812         if (b < 0)
1813                 return res < a;
1814         return res > a;
1815 }
1816
1817 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
1818  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
1819  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
1820  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
1821  */
1822 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1823                                    struct bpf_insn *insn,
1824                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
1825                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
1826 {
1827         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg;
1828         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
1829         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
1830             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
1831         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
1832             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
1833         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1834         u32 dst = insn->dst_reg;
1835
1836         dst_reg = &regs[dst];
1837
1838         if (WARN_ON_ONCE(known && (smin_val != smax_val))) {
1839                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1840                 verbose(env,
1841                         "verifier internal error: known but bad sbounds\n");
1842                 return -EINVAL;
1843         }
1844         if (WARN_ON_ONCE(known && (umin_val != umax_val))) {
1845                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1846                 verbose(env,
1847                         "verifier internal error: known but bad ubounds\n");
1848                 return -EINVAL;
1849         }
1850
1851         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1852                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
1853                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1854                         verbose(env,
1855                                 "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
1856                                 dst);
1857                 return -EACCES;
1858         }
1859
1860         if (ptr_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1861                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1862                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL prohibited, null-check it first\n",
1863                                 dst);
1864                 return -EACCES;
1865         }
1866         if (ptr_reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
1867                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1868                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on CONST_PTR_TO_MAP prohibited\n",
1869                                 dst);
1870                 return -EACCES;
1871         }
1872         if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
1873                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1874                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_PACKET_END prohibited\n",
1875                                 dst);
1876                 return -EACCES;
1877         }
1878
1879         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
1880          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
1881          */
1882         dst_reg->type = ptr_reg->type;
1883         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1884
1885         switch (opcode) {
1886         case BPF_ADD:
1887                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
1888                  * the s32 'off' field
1889                  */
1890                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
1891                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
1892                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
1893                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1894                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1895                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1896                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1897                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1898                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
1899                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1900                         break;
1901                 }
1902                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
1903                  * == 0, since it's a scalar.
1904                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
1905                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
1906                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
1907                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
1908                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
1909                  * from ptr_reg.
1910                  */
1911                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
1912                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
1913                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1914                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1915                 } else {
1916                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
1917                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
1918                 }
1919                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
1920                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
1921                         dst_reg->umin_value = 0;
1922                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1923                 } else {
1924                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
1925                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
1926                 }
1927                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1928                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1929                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1930                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1931                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1932                         dst_reg->range = 0;
1933                 }
1934                 break;
1935         case BPF_SUB:
1936                 if (dst_reg == off_reg) {
1937                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
1938                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1939                                 verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
1940                                         dst);
1941                         return -EACCES;
1942                 }
1943                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
1944                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
1945                  * be able to deal with it.
1946                  */
1947                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
1948                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1949                                 verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
1950                                         dst);
1951                         return -EACCES;
1952                 }
1953                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
1954                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
1955                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
1956                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1957                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1958                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1959                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1960                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1961                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1962                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
1963                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1964                         break;
1965                 }
1966                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
1967                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
1968                  */
1969                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
1970                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
1971                         /* Overflow possible, we know nothing */
1972                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1973                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1974                 } else {
1975                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
1976                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
1977                 }
1978                 if (umin_ptr < umax_val) {
1979                         /* Overflow possible, we know nothing */
1980                         dst_reg->umin_value = 0;
1981                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1982                 } else {
1983                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
1984                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
1985                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
1986                 }
1987                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1988                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1989                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1990                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1991                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1992                         if (smin_val < 0)
1993                                 dst_reg->range = 0;
1994                 }
1995                 break;
1996         case BPF_AND:
1997         case BPF_OR:
1998         case BPF_XOR:
1999                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit for now.
2000                  * (However, in principle we could allow some cases, e.g.
2001                  * ptr &= ~3 which would reduce min_value by 3.)
2002                  */
2003                 if (!env->allow_ptr_leaks)
2004                         verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
2005                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2006                 return -EACCES;
2007         default:
2008                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
2009                 if (!env->allow_ptr_leaks)
2010                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
2011                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2012                 return -EACCES;
2013         }
2014
2015         __update_reg_bounds(dst_reg);
2016         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2017         __reg_bound_offset(dst_reg);
2018         return 0;
2019 }
2020
2021 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
2022  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
2023  * need extra checks in the 32-bit case.
2024  */
2025 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2026                                       struct bpf_insn *insn,
2027                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
2028                                       struct bpf_reg_state src_reg)
2029 {
2030         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2031         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2032         bool src_known, dst_known;
2033         s64 smin_val, smax_val;
2034         u64 umin_val, umax_val;
2035         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
2036
2037         smin_val = src_reg.smin_value;
2038         smax_val = src_reg.smax_value;
2039         umin_val = src_reg.umin_value;
2040         umax_val = src_reg.umax_value;
2041         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
2042         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
2043
2044         switch (opcode) {
2045         case BPF_ADD:
2046                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
2047                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
2048                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2049                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2050                 } else {
2051                         dst_reg->smin_value += smin_val;
2052                         dst_reg->smax_value += smax_val;
2053                 }
2054                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
2055                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
2056                         dst_reg->umin_value = 0;
2057                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2058                 } else {
2059                         dst_reg->umin_value += umin_val;
2060                         dst_reg->umax_value += umax_val;
2061                 }
2062                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2063                 break;
2064         case BPF_SUB:
2065                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
2066                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
2067                         /* Overflow possible, we know nothing */
2068                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2069                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2070                 } else {
2071                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
2072                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
2073                 }
2074                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
2075                         /* Overflow possible, we know nothing */
2076                         dst_reg->umin_value = 0;
2077                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2078                 } else {
2079                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2080                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
2081                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
2082                 }
2083                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2084                 break;
2085         case BPF_MUL:
2086                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2087                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
2088                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
2089                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2090                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2091                         break;
2092                 }
2093                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
2094                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
2095                  */
2096                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
2097                         /* Potential overflow, we know nothing */
2098                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2099                         /* (except what we can learn from the var_off) */
2100                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2101                         break;
2102                 }
2103                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
2104                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
2105                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
2106                         /* Overflow possible, we know nothing */
2107                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2108                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2109                 } else {
2110                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2111                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2112                 }
2113                 break;
2114         case BPF_AND:
2115                 if (src_known && dst_known) {
2116                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
2117                                                   src_reg.var_off.value);
2118                         break;
2119                 }
2120                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
2121                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
2122                  */
2123                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2124                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
2125                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
2126                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2127                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
2128                          * ain't nobody got time for that.
2129                          */
2130                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2131                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2132                 } else {
2133                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
2134                          * cast result into s64.
2135                          */
2136                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2137                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2138                 }
2139                 /* We may learn something more from the var_off */
2140                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2141                 break;
2142         case BPF_OR:
2143                 if (src_known && dst_known) {
2144                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
2145                                                   src_reg.var_off.value);
2146                         break;
2147                 }
2148                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
2149                  * maximum of the operands' minima
2150                  */
2151                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2152                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
2153                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
2154                                       dst_reg->var_off.mask;
2155                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2156                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
2157                          * ain't nobody got time for that.
2158                          */
2159                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2160                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2161                 } else {
2162                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
2163                          * cast result into s64.
2164                          */
2165                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2166                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2167                 }
2168                 /* We may learn something more from the var_off */
2169                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2170                 break;
2171         case BPF_LSH:
2172                 if (umax_val >= insn_bitness) {
2173                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
2174                          * This includes shifts by a negative number.
2175                          */
2176                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2177                         break;
2178                 }
2179                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
2180                  * up from var_off)
2181                  */
2182                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2183                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2184                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
2185                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
2186                         dst_reg->umin_value = 0;
2187                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2188                 } else {
2189                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
2190                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
2191                 }
2192                 if (src_known)
2193                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
2194                 else
2195                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(tnum_unknown, umin_val);
2196                 /* We may learn something more from the var_off */
2197                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2198                 break;
2199         case BPF_RSH:
2200                 if (umax_val >= insn_bitness) {
2201                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
2202                          * This includes shifts by a negative number.
2203                          */
2204                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2205                         break;
2206                 }
2207                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
2208                  * be negative, then either:
2209                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
2210                  *    unknown, so we lose our signed bounds
2211                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
2212                  *    signed bounds
2213                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
2214                  *    about the result
2215                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
2216                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
2217                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
2218                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
2219                  * var_off of the result.
2220                  */
2221                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2222                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2223                 if (src_known)
2224                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off,
2225                                                        umin_val);
2226                 else
2227                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(tnum_unknown, umin_val);
2228                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
2229                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
2230                 /* We may learn something more from the var_off */
2231                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2232                 break;
2233         default:
2234                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2235                 break;
2236         }
2237
2238         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2239                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
2240                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
2241                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
2242         }
2243
2244         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2245         __reg_bound_offset(dst_reg);
2246         return 0;
2247 }
2248
2249 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
2250  * and var_off.
2251  */
2252 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2253                                    struct bpf_insn *insn)
2254 {
2255         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg, *src_reg;
2256         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
2257         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2258         int rc;
2259
2260         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2261         src_reg = NULL;
2262         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
2263                 ptr_reg = dst_reg;
2264         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2265                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
2266                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2267                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2268                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
2269                                  * an arbitrary scalar.
2270                                  */
2271                                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2272                                         verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
2273                                                 insn->dst_reg,
2274                                                 bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2275                                         return -EACCES;
2276                                 }
2277                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2278                                 return 0;
2279                         } else {
2280                                 /* scalar += pointer
2281                                  * This is legal, but we have to reverse our
2282                                  * src/dest handling in computing the range
2283                                  */
2284                                 rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2285                                                              src_reg, dst_reg);
2286                                 if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2287                                         /* scalar += unknown scalar */
2288                                         __mark_reg_unknown(&off_reg);
2289                                         return adjust_scalar_min_max_vals(
2290                                                         env, insn,
2291                                                         dst_reg, off_reg);
2292                                 }
2293                                 return rc;
2294                         }
2295                 } else if (ptr_reg) {
2296                         /* pointer += scalar */
2297                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2298                                                      dst_reg, src_reg);
2299                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2300                                 /* unknown scalar += scalar */
2301                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2302                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2303                                                 env, insn, dst_reg, *src_reg);
2304                         }
2305                         return rc;
2306                 }
2307         } else {
2308                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
2309                  * need to be able to read from this state.
2310                  */
2311                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
2312                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
2313                 src_reg = &off_reg;
2314                 if (ptr_reg) { /* pointer += K */
2315                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2316                                                      ptr_reg, src_reg);
2317                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2318                                 /* unknown scalar += K */
2319                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2320                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2321                                                 env, insn, dst_reg, off_reg);
2322                         }
2323                         return rc;
2324                 }
2325         }
2326
2327         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
2328         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
2329                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2330                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
2331                 return -EINVAL;
2332         }
2333         if (WARN_ON(!src_reg)) {
2334                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2335                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
2336                 return -EINVAL;
2337         }
2338         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
2339 }
2340
2341 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
2342 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2343 {
2344         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2345         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2346         int err;
2347
2348         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
2349                 if (opcode == BPF_NEG) {
2350                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
2351                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2352                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
2353                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
2354                                 return -EINVAL;
2355                         }
2356                 } else {
2357                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2358                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
2359                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2360                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
2361                                 return -EINVAL;
2362                         }
2363                 }
2364
2365                 /* check src operand */
2366                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2367                 if (err)
2368                         return err;
2369
2370                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2371                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2372                                 insn->dst_reg);
2373                         return -EACCES;
2374                 }
2375
2376                 /* check dest operand */
2377                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2378                 if (err)
2379                         return err;
2380
2381         } else if (opcode == BPF_MOV) {
2382
2383                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2384                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2385                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2386                                 return -EINVAL;
2387                         }
2388
2389                         /* check src operand */
2390                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2391                         if (err)
2392                                 return err;
2393                 } else {
2394                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2395                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2396                                 return -EINVAL;
2397                         }
2398                 }
2399
2400                 /* check dest operand */
2401                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2402                 if (err)
2403                         return err;
2404
2405                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2406                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2407                                 /* case: R1 = R2
2408                                  * copy register state to dest reg
2409                                  */
2410                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2411                                 regs[insn->dst_reg].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2412                         } else {
2413                                 /* R1 = (u32) R2 */
2414                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2415                                         verbose(env,
2416                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
2417                                                 insn->src_reg);
2418                                         return -EACCES;
2419                                 }
2420                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2421                                 coerce_reg_to_size(&regs[insn->dst_reg], 4);
2422                         }
2423                 } else {
2424                         /* case: R = imm
2425                          * remember the value we stored into this reg
2426                          */
2427                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2428                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2429                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
2430                                                  insn->imm);
2431                         } else {
2432                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
2433                                                  (u32)insn->imm);
2434                         }
2435                 }
2436
2437         } else if (opcode > BPF_END) {
2438                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2439                 return -EINVAL;
2440
2441         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2442
2443                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2444                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2445                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2446                                 return -EINVAL;
2447                         }
2448                         /* check src1 operand */
2449                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2450                         if (err)
2451                                 return err;
2452                 } else {
2453                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2454                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2455                                 return -EINVAL;
2456                         }
2457                 }
2458
2459                 /* check src2 operand */
2460                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2461                 if (err)
2462                         return err;
2463
2464                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2465                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2466                         verbose(env, "div by zero\n");
2467                         return -EINVAL;
2468                 }
2469
2470                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2471                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2472                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2473
2474                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2475                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
2476                                 return -EINVAL;
2477                         }
2478                 }
2479
2480                 /* check dest operand */
2481                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2482                 if (err)
2483                         return err;
2484
2485                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2486         }
2487
2488         return 0;
2489 }
2490
2491 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2492                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2493                                    enum bpf_reg_type type,
2494                                    bool range_right_open)
2495 {
2496         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2497         u16 new_range;
2498         int i;
2499
2500         if (dst_reg->off < 0 ||
2501             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
2502                 /* This doesn't give us any range */
2503                 return;
2504
2505         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
2506             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
2507                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
2508                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
2509                  */
2510                 return;
2511
2512         new_range = dst_reg->off;
2513         if (range_right_open)
2514                 new_range--;
2515
2516         /* Examples for register markings:
2517          *
2518          * pkt_data in dst register:
2519          *
2520          *   r2 = r3;
2521          *   r2 += 8;
2522          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2523          *   <access okay>
2524          *
2525          *   r2 = r3;
2526          *   r2 += 8;
2527          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
2528          *   <handle exception>
2529          *
2530          *   Where:
2531          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2532          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2533          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2534          *
2535          * pkt_data in src register:
2536          *
2537          *   r2 = r3;
2538          *   r2 += 8;
2539          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2540          *   <handle exception>
2541          *
2542          *   r2 = r3;
2543          *   r2 += 8;
2544          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
2545          *   <access okay>
2546          *
2547          *   Where:
2548          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2549          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2550          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2551          *
2552          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2553          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
2554          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
2555          * the check.
2556          */
2557
2558         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
2559          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
2560          * the range won't allow anything.
2561          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
2562          */
2563         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2564                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
2565                         /* keep the maximum range already checked */
2566                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
2567
2568         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2569                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2570                         continue;
2571                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
2572                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
2573                         reg->range = max(reg->range, new_range);
2574         }
2575 }
2576
2577 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2578  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2579  * simply doing a BPF_K check.
2580  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
2581  */
2582 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2583                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2584                             u8 opcode)
2585 {
2586         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
2587          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
2588          * the same object, but we don't bother with that.
2589          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
2590          * only need to check one of them for pointerness.
2591          */
2592         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2593                 return;
2594
2595         switch (opcode) {
2596         case BPF_JEQ:
2597                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2598                  * true then we know for sure.
2599                  */
2600                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2601                 break;
2602         case BPF_JNE:
2603                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2604                  * we know the value for sure;
2605                  */
2606                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2607                 break;
2608         case BPF_JGT:
2609                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2610                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2611                 break;
2612         case BPF_JSGT:
2613                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2614                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2615                 break;
2616         case BPF_JLT:
2617                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2618                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2619                 break;
2620         case BPF_JSLT:
2621                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2622                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2623                 break;
2624         case BPF_JGE:
2625                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2626                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2627                 break;
2628         case BPF_JSGE:
2629                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2630                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2631                 break;
2632         case BPF_JLE:
2633                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2634                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2635                 break;
2636         case BPF_JSLE:
2637                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2638                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2639                 break;
2640         default:
2641                 break;
2642         }
2643
2644         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2645         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2646         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2647         __reg_bound_offset(false_reg);
2648         __reg_bound_offset(true_reg);
2649         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2650          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2651          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2652          */
2653         __update_reg_bounds(false_reg);
2654         __update_reg_bounds(true_reg);
2655 }
2656
2657 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
2658  * the variable reg.
2659  */
2660 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2661                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2662                                 u8 opcode)
2663 {
2664         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2665                 return;
2666
2667         switch (opcode) {
2668         case BPF_JEQ:
2669                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2670                  * true then we know for sure.
2671                  */
2672                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2673                 break;
2674         case BPF_JNE:
2675                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2676                  * we know the value for sure;
2677                  */
2678                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2679                 break;
2680         case BPF_JGT:
2681                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2682                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2683                 break;
2684         case BPF_JSGT:
2685                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2686                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2687                 break;
2688         case BPF_JLT:
2689                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2690                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2691                 break;
2692         case BPF_JSLT:
2693                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2694                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2695                 break;
2696         case BPF_JGE:
2697                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2698                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2699                 break;
2700         case BPF_JSGE:
2701                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2702                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2703                 break;
2704         case BPF_JLE:
2705                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2706                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2707                 break;
2708         case BPF_JSLE:
2709                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2710                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2711                 break;
2712         default:
2713                 break;
2714         }
2715
2716         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2717         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2718         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2719         __reg_bound_offset(false_reg);
2720         __reg_bound_offset(true_reg);
2721         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2722          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2723          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2724          */
2725         __update_reg_bounds(false_reg);
2726         __update_reg_bounds(true_reg);
2727 }
2728
2729 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
2730 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
2731                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
2732 {
2733         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
2734                                                         dst_reg->umin_value);
2735         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
2736                                                         dst_reg->umax_value);
2737         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
2738                                                         dst_reg->smin_value);
2739         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
2740                                                         dst_reg->smax_value);
2741         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
2742                                                              dst_reg->var_off);
2743         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
2744         __update_reg_bounds(src_reg);
2745         __update_reg_bounds(dst_reg);
2746         /* We might have learned something about the sign bit. */
2747         __reg_deduce_bounds(src_reg);
2748         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2749         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2750         __reg_bound_offset(src_reg);
2751         __reg_bound_offset(dst_reg);
2752         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2753          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2754          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2755          */
2756         __update_reg_bounds(src_reg);
2757         __update_reg_bounds(dst_reg);
2758 }
2759
2760 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
2761                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
2762                                 struct bpf_reg_state *false_src,
2763                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
2764                                 u8 opcode)
2765 {
2766         switch (opcode) {
2767         case BPF_JEQ:
2768                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
2769                 break;
2770         case BPF_JNE:
2771                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
2772                 break;
2773         }
2774 }
2775
2776 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2777                          bool is_null)
2778 {
2779         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2780
2781         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2782                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
2783                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
2784                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
2785                  */
2786                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
2787                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
2788                                  reg->off)) {
2789                         __mark_reg_known_zero(reg);
2790                         reg->off = 0;
2791                 }
2792                 if (is_null) {
2793                         reg->type = SCALAR_VALUE;
2794                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2795                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2796                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2797                 } else {
2798                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2799                 }
2800                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2801                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2802                  * to take effect.
2803                  */
2804                 reg->id = 0;
2805         }
2806 }
2807
2808 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2809  * be folded together at some point.
2810  */
2811 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2812                           bool is_null)
2813 {
2814         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2815         u32 id = regs[regno].id;
2816         int i;
2817
2818         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2819                 mark_map_reg(regs, i, id, is_null);
2820
2821         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2822                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2823                         continue;
2824                 mark_map_reg(&state->stack[i].spilled_ptr, 0, id, is_null);
2825         }
2826 }
2827
2828 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
2829                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2830                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
2831                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
2832                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
2833 {
2834         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
2835                 return false;
2836
2837         switch (BPF_OP(insn->code)) {
2838         case BPF_JGT:
2839                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2840                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2841                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2842                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2843                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
2844                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2845                                                dst_reg->type, false);
2846                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2847                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2848                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2849                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2850                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
2851                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
2852                                                src_reg->type, true);
2853                 } else {
2854                         return false;
2855                 }
2856                 break;
2857         case BPF_JLT:
2858                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2859                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2860                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2861                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2862                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
2863                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2864                                                dst_reg->type, true);
2865                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2866                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2867                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2868                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2869                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
2870                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
2871                                                src_reg->type, false);
2872                 } else {
2873                         return false;
2874                 }
2875                 break;
2876         case BPF_JGE:
2877                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2878                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2879                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2880                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2881                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
2882                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2883                                                dst_reg->type, true);
2884                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2885                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2886                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2887                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2888                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
2889                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
2890                                                src_reg->type, false);
2891                 } else {
2892                         return false;
2893                 }
2894                 break;
2895         case BPF_JLE:
2896                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2897                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2898                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2899                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2900                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
2901                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2902                                                dst_reg->type, false);
2903                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2904                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2905                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2906                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2907                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
2908                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
2909                                                src_reg->type, true);
2910                 } else {
2911                         return false;
2912                 }
2913                 break;
2914         default:
2915                 return false;
2916         }
2917
2918         return true;
2919 }
2920
2921 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2922                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2923 {
2924         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = env->cur_state;
2925         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2926         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2927         int err;
2928
2929         if (opcode > BPF_JSLE) {
2930                 verbose(env, "invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2931                 return -EINVAL;
2932         }
2933
2934         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2935                 if (insn->imm != 0) {
2936                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2937                         return -EINVAL;
2938                 }
2939
2940                 /* check src1 operand */
2941                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2942                 if (err)
2943                         return err;
2944
2945                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2946                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
2947                                 insn->src_reg);
2948                         return -EACCES;
2949                 }
2950         } else {
2951                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2952                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2953                         return -EINVAL;
2954                 }
2955         }
2956
2957         /* check src2 operand */
2958         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2959         if (err)
2960                 return err;
2961
2962         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2963
2964         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2965         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2966             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2967             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2968             tnum_equals_const(dst_reg->var_off, insn->imm)) {
2969                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2970                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2971                          * only follow the goto, ignore fall-through
2972                          */
2973                         *insn_idx += insn->off;
2974                         return 0;
2975                 } else {
2976                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2977                          * only follow fall-through branch, since
2978                          * that's where the program will go
2979                          */
2980                         return 0;
2981                 }
2982         }
2983
2984         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2985         if (!other_branch)
2986                 return -EFAULT;
2987
2988         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2989          * our min/max values for our dst register.
2990          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
2991          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
2992          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
2993          * comparable.
2994          */
2995         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2996                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2997                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
2998                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
2999                                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
3000                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
3001                                                 opcode);
3002                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
3003                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
3004                                                     &regs[insn->src_reg],
3005                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
3006                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
3007                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
3008                                 reg_combine_min_max(&other_branch->regs[insn->src_reg],
3009                                                     &other_branch->regs[insn->dst_reg],
3010                                                     &regs[insn->src_reg],
3011                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
3012                 }
3013         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
3014                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
3015                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
3016         }
3017
3018         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
3019         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
3020             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
3021             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3022                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
3023                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
3024                  */
3025                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JNE);
3026                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JEQ);
3027         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
3028                                            this_branch, other_branch) &&
3029                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
3030                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
3031                         insn->dst_reg);
3032                 return -EACCES;
3033         }
3034         if (env->log.level)
3035                 print_verifier_state(env, this_branch);
3036         return 0;
3037 }
3038
3039 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3040 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
3041 {
3042         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
3043
3044         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
3045 }
3046
3047 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
3048 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3049 {
3050         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3051         int err;
3052
3053         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
3054                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
3055                 return -EINVAL;
3056         }
3057         if (insn->off != 0) {
3058                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
3059                 return -EINVAL;
3060         }
3061
3062         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3063         if (err)
3064                 return err;
3065
3066         if (insn->src_reg == 0) {
3067                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
3068
3069                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3070                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
3071                 return 0;
3072         }
3073
3074         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
3075         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
3076
3077         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
3078         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
3079         return 0;
3080 }
3081
3082 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
3083 {
3084         switch (type) {
3085         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
3086         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3087         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3088                 return true;
3089         default:
3090                 return false;
3091         }
3092 }
3093
3094 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
3095  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
3096  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
3097  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
3098  *
3099  * Implicit input:
3100  *   ctx == skb == R6 == CTX
3101  *
3102  * Explicit input:
3103  *   SRC == any register
3104  *   IMM == 32-bit immediate
3105  *
3106  * Output:
3107  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
3108  */
3109 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3110 {
3111         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3112         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3113         int i, err;
3114
3115         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
3116                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
3117                 return -EINVAL;
3118         }
3119
3120         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3121             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
3122             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
3123                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
3124                 return -EINVAL;
3125         }
3126
3127         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
3128         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
3129         if (err)
3130                 return err;
3131
3132         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
3133                 verbose(env,
3134                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
3135                 return -EINVAL;
3136         }
3137
3138         if (mode == BPF_IND) {
3139                 /* check explicit source operand */
3140                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3141                 if (err)
3142                         return err;
3143         }
3144
3145         /* reset caller saved regs to unreadable */
3146         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3147                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3148                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3149         }
3150
3151         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
3152          * the value fetched from the packet.
3153          * Already marked as written above.
3154          */
3155         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
3156         return 0;
3157 }
3158
3159 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
3160 {
3161         struct bpf_reg_state *reg;
3162         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
3163
3164         switch (env->prog->type) {
3165         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3166         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
3167         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
3168         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
3169                 break;
3170         default:
3171                 return 0;
3172         }
3173
3174         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
3175         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
3176                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
3177                         reg_type_str[reg->type]);
3178                 return -EINVAL;
3179         }
3180
3181         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
3182                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
3183                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
3184                         char tn_buf[48];
3185
3186                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3187                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
3188                 } else {
3189                         verbose(env, "has unknown scalar value");
3190                 }
3191                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
3192                 return -EINVAL;
3193         }
3194         return 0;
3195 }
3196
3197 /* non-recursive DFS pseudo code
3198  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
3199  * 2      label v as discovered
3200  * 3      let S be a stack
3201  * 4      S.push(v)
3202  * 5      while S is not empty
3203  * 6            t <- S.pop()
3204  * 7            if t is what we're looking for:
3205  * 8                return t
3206  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
3207  * 10               if edge e is already labelled
3208  * 11                   continue with the next edge
3209  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
3210  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
3211  * 14                   label e as tree-edge
3212  * 15                   label w as discovered
3213  * 16                   S.push(w)
3214  * 17                   continue at 5
3215  * 18               else if vertex w is discovered
3216  * 19                   label e as back-edge
3217  * 20               else
3218  * 21                   // vertex w is explored
3219  * 22                   label e as forward- or cross-edge
3220  * 23           label t as explored
3221  * 24           S.pop()
3222  *
3223  * convention:
3224  * 0x10 - discovered
3225  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
3226  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
3227  * 0x20 - explored
3228  */
3229
3230 enum {
3231         DISCOVERED = 0x10,
3232         EXPLORED = 0x20,
3233         FALLTHROUGH = 1,
3234         BRANCH = 2,
3235 };
3236
3237 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
3238
3239 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
3240 static int cur_stack;   /* current stack index */
3241 static int *insn_state;
3242
3243 /* t, w, e - match pseudo-code above:
3244  * t - index of current instruction
3245  * w - next instruction
3246  * e - edge
3247  */
3248 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
3249 {
3250         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
3251                 return 0;
3252
3253         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
3254                 return 0;
3255
3256         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
3257                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
3258                 return -EINVAL;
3259         }
3260
3261         if (e == BRANCH)
3262                 /* mark branch target for state pruning */
3263                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
3264
3265         if (insn_state[w] == 0) {
3266                 /* tree-edge */
3267                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3268                 insn_state[w] = DISCOVERED;
3269                 if (cur_stack >= env->prog->len)
3270                         return -E2BIG;
3271                 insn_stack[cur_stack++] = w;
3272                 return 1;
3273         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
3274                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
3275                 return -EINVAL;
3276         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
3277                 /* forward- or cross-edge */
3278                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3279         } else {
3280                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
3281                 return -EFAULT;
3282         }
3283         return 0;
3284 }
3285
3286 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
3287  * loop == back-edge in directed graph
3288  */
3289 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
3290 {
3291         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3292         int insn_cnt = env->prog->len;
3293         int ret = 0;
3294         int i, t;
3295
3296         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3297         if (!insn_state)
3298                 return -ENOMEM;
3299
3300         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3301         if (!insn_stack) {
3302                 kfree(insn_state);
3303                 return -ENOMEM;
3304         }
3305
3306         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
3307         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
3308         cur_stack = 1;
3309
3310 peek_stack:
3311         if (cur_stack == 0)
3312                 goto check_state;
3313         t = insn_stack[cur_stack - 1];
3314
3315         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
3316                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
3317
3318                 if (opcode == BPF_EXIT) {
3319                         goto mark_explored;
3320                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
3321                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3322                         if (ret == 1)
3323                                 goto peek_stack;
3324                         else if (ret < 0)
3325                                 goto err_free;
3326                         if (t + 1 < insn_cnt)
3327                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3328                 } else if (opcode == BPF_JA) {
3329                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
3330                                 ret = -EINVAL;
3331                                 goto err_free;
3332                         }
3333                         /* unconditional jump with single edge */
3334                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
3335                                         FALLTHROUGH, env);
3336                         if (ret == 1)
3337                                 goto peek_stack;
3338                         else if (ret < 0)
3339                                 goto err_free;
3340                         /* tell verifier to check for equivalent states
3341                          * after every call and jump
3342                          */
3343                         if (t + 1 < insn_cnt)
3344                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3345                 } else {
3346                         /* conditional jump with two edges */
3347                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
3348                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3349                         if (ret == 1)
3350                                 goto peek_stack;
3351                         else if (ret < 0)
3352                                 goto err_free;
3353
3354                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
3355                         if (ret == 1)
3356                                 goto peek_stack;
3357                         else if (ret < 0)
3358                                 goto err_free;
3359                 }
3360         } else {
3361                 /* all other non-branch instructions with single
3362                  * fall-through edge
3363                  */
3364                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3365                 if (ret == 1)
3366                         goto peek_stack;
3367                 else if (ret < 0)
3368                         goto err_free;
3369         }
3370
3371 mark_explored:
3372         insn_state[t] = EXPLORED;
3373         if (cur_stack-- <= 0) {
3374                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
3375                 ret = -EFAULT;
3376                 goto err_free;
3377         }
3378         goto peek_stack;
3379
3380 check_state:
3381         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
3382                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
3383                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
3384                         ret = -EINVAL;
3385                         goto err_free;
3386                 }
3387         }
3388         ret = 0; /* cfg looks good */
3389
3390 err_free:
3391         kfree(insn_state);
3392         kfree(insn_stack);
3393         return ret;
3394 }
3395
3396 /* check %cur's range satisfies %old's */
3397 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
3398                          struct bpf_reg_state *cur)
3399 {
3400         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
3401                old->umax_value >= cur->umax_value &&
3402                old->smin_value <= cur->smin_value &&
3403                old->smax_value >= cur->smax_value;
3404 }
3405
3406 /* Maximum number of register states that can exist at once */
3407 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
3408 struct idpair {
3409         u32 old;
3410         u32 cur;
3411 };
3412
3413 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
3414  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
3415  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
3416  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
3417  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
3418  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
3419  * that.
3420  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
3421  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
3422  */
3423 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
3424 {
3425         unsigned int i;
3426
3427         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
3428                 if (!idmap[i].old) {
3429                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
3430                         idmap[i].old = old_id;
3431                         idmap[i].cur = cur_id;
3432                         return true;
3433                 }
3434                 if (idmap[i].old == old_id)
3435                         return idmap[i].cur == cur_id;
3436         }
3437         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
3438         WARN_ON_ONCE(1);
3439         return false;
3440 }
3441
3442 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
3443 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
3444                     struct idpair *idmap)
3445 {
3446         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
3447                 /* explored state didn't use this */
3448                 return true;
3449
3450         if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, live)) == 0)
3451                 return true;
3452
3453         if (rold->type == NOT_INIT)
3454                 /* explored state can't have used this */
3455                 return true;
3456         if (rcur->type == NOT_INIT)
3457                 return false;
3458         switch (rold->type) {
3459         case SCALAR_VALUE:
3460                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
3461                         /* new val must satisfy old val knowledge */
3462                         return range_within(rold, rcur) &&
3463                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3464                 } else {
3465                         /* if we knew anything about the old value, we're not
3466                          * equal, because we can't know anything about the
3467                          * scalar value of the pointer in the new value.
3468                          */
3469                         return rold->umin_value == 0 &&
3470                                rold->umax_value == U64_MAX &&
3471                                rold->smin_value == S64_MIN &&
3472                                rold->smax_value == S64_MAX &&
3473                                tnum_is_unknown(rold->var_off);
3474                 }
3475         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3476                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
3477                  * everything else matches, we are OK.
3478                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
3479                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
3480                  */
3481                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
3482                        range_within(rold, rcur) &&
3483                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3484         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3485                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
3486                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
3487                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
3488                  * checked, doing so could have affected others with the same
3489                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
3490                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
3491                  */
3492                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3493                         return false;
3494                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
3495                         return false;
3496                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
3497                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
3498         case PTR_TO_PACKET_META:
3499         case PTR_TO_PACKET:
3500                 if (rcur->type != rold->type)
3501                         return false;
3502                 /* We must have at least as much range as the old ptr
3503                  * did, so that any accesses which were safe before are
3504                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
3505                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
3506                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
3507                  */
3508                 if (rold->range > rcur->range)
3509                         return false;
3510                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
3511                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
3512                  */
3513                 if (rold->off != rcur->off)
3514                         return false;
3515                 /* id relations must be preserved */
3516                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
3517                         return false;
3518                 /* new val must satisfy old val knowledge */
3519                 return range_within(rold, rcur) &&
3520                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3521         case PTR_TO_CTX:
3522         case CONST_PTR_TO_MAP:
3523         case PTR_TO_STACK:
3524         case PTR_TO_PACKET_END:
3525                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
3526                  * would have accepted
3527                  */
3528         default:
3529                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
3530                 return false;
3531         }
3532
3533         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
3534         WARN_ON_ONCE(1);
3535         return false;
3536 }
3537
3538 static bool stacksafe(struct bpf_verifier_state *old,
3539                       struct bpf_verifier_state *cur,
3540                       struct idpair *idmap)
3541 {
3542         int i, spi;
3543
3544         /* if explored stack has more populated slots than current stack
3545          * such stacks are not equivalent
3546          */
3547         if (old->allocated_stack > cur->allocated_stack)
3548                 return false;
3549
3550         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
3551          * slots in the current stack, since explored(safe) state
3552          * didn't use them
3553          */
3554         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
3555                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
3556
3557                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
3558                         continue;
3559                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
3560                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
3561                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
3562                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
3563                          * this verifier states are not equivalent,
3564                          * return false to continue verification of this path
3565                          */
3566                         return false;
3567                 if (i % BPF_REG_SIZE)
3568                         continue;
3569                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3570                         continue;
3571                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
3572                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
3573                              idmap))
3574                         /* when explored and current stack slot are both storing
3575                          * spilled registers, check that stored pointers types
3576                          * are the same as well.
3577                          * Ex: explored safe path could have stored
3578                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
3579                          * but current path has stored:
3580                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
3581                          * such verifier states are not equivalent.
3582                          * return false to continue verification of this path
3583                          */
3584                         return false;
3585         }
3586         return true;
3587 }
3588
3589 /* compare two verifier states
3590  *
3591  * all states stored in state_list are known to be valid, since
3592  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
3593  *
3594  * this function is called when verifier exploring different branches of
3595  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
3596  * more strict register state and more strict stack state then this execution
3597  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
3598  * concluded that more strict state leads to valid finish.
3599  *
3600  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
3601  * and explored stack state is more conservative than the current one.
3602  * Example:
3603  *       explored                   current
3604  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
3605  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
3606  *
3607  * In other words if current stack state (one being explored) has more
3608  * valid slots than old one that already passed validation, it means
3609  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
3610  *
3611  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
3612  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
3613  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
3614  */
3615 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
3616                          struct bpf_verifier_state *old,
3617                          struct bpf_verifier_state *cur)
3618 {
3619         struct idpair *idmap;
3620         bool ret = false;
3621         int i;
3622
3623         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
3624         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
3625         if (!idmap)
3626                 return false;
3627
3628         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
3629                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
3630                         goto out_free;
3631         }
3632
3633         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
3634                 goto out_free;
3635         ret = true;
3636 out_free:
3637         kfree(idmap);
3638         return ret;
3639 }
3640
3641 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
3642  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at a
3643  * jump target (in the first iteration of the propagate_liveness() loop),
3644  * we didn't arrive by the straight-line code, so read marks in state must
3645  * propagate to parent regardless of state's write marks.
3646  */
3647 static bool do_propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3648                                   struct bpf_verifier_state *parent)
3649 {
3650         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
3651         bool touched = false; /* any changes made? */
3652         int i;
3653
3654         if (!parent)
3655                 return touched;
3656         /* Propagate read liveness of registers... */
3657         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
3658         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
3659         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
3660                 if (parent->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3661                         continue;
3662                 if (writes && (state->regs[i].live & REG_LIVE_WRITTEN))
3663                         continue;
3664                 if (state->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
3665                         parent->regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3666                         touched = true;
3667                 }
3668         }
3669         /* ... and stack slots */
3670         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
3671                     i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
3672                 if (parent->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3673                         continue;
3674                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3675                         continue;
3676                 if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
3677                         continue;
3678                 if (writes &&
3679                     (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN))
3680                         continue;
3681                 if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ) {
3682                         parent->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
3683                         touched = true;
3684                 }
3685         }
3686         return touched;
3687 }
3688
3689 /* "parent" is "a state from which we reach the current state", but initially
3690  * it is not the state->parent (i.e. "the state whose straight-line code leads
3691  * to the current state"), instead it is the state that happened to arrive at
3692  * a (prunable) equivalent of the current state.  See comment above
3693  * do_propagate_liveness() for consequences of this.
3694  * This function is just a more efficient way of calling mark_reg_read() or
3695  * mark_stack_slot_read() on each reg in "parent" that is read in "state",
3696  * though it requires that parent != state->parent in the call arguments.
3697  */
3698 static void propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3699                                struct bpf_verifier_state *parent)
3700 {
3701         while (do_propagate_liveness(state, parent)) {
3702                 /* Something changed, so we need to feed those changes onward */
3703                 state = parent;
3704                 parent = state->parent;
3705         }
3706 }
3707
3708 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
3709 {
3710         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
3711         struct bpf_verifier_state_list *sl;
3712         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3713         int i, err;
3714
3715         sl = env->explored_states[insn_idx];
3716         if (!sl)
3717                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
3718                  * be doing state search here
3719                  */
3720                 return 0;
3721
3722         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3723                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
3724                         /* reached equivalent register/stack state,
3725                          * prune the search.
3726                          * Registers read by the continuation are read by us.
3727                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
3728                          * will prevent corresponding reads in the continuation
3729                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
3730                          * own state will get the read marks recorded, but
3731                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
3732                          * this state and will pop a new one.
3733                          */
3734                         propagate_liveness(&sl->state, cur);
3735                         return 1;
3736                 }
3737                 sl = sl->next;
3738         }
3739
3740         /* there were no equivalent states, remember current one.
3741          * technically the current state is not proven to be safe yet,
3742          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
3743          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
3744          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
3745          */
3746         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
3747         if (!new_sl)
3748                 return -ENOMEM;
3749
3750         /* add new state to the head of linked list */
3751         err = copy_verifier_state(&new_sl->state, cur);
3752         if (err) {
3753                 free_verifier_state(&new_sl->state, false);
3754                 kfree(new_sl);
3755                 return err;
3756         }
3757         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
3758         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
3759         /* connect new state to parentage chain */
3760         cur->parent = &new_sl->state;
3761         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
3762          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
3763          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
3764          * their parent and current state never has children yet.  Only
3765          * explored_states can get read marks.)
3766          */
3767         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
3768                 cur->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3769         for (i = 0; i < cur->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++)
3770                 if (cur->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
3771                         cur->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
3772         return 0;
3773 }
3774
3775 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
3776                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
3777 {
3778         if (env->dev_ops && env->dev_ops->insn_hook)
3779                 return env->dev_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3780
3781         return 0;
3782 }
3783
3784 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
3785 {
3786         struct bpf_verifier_state *state;
3787         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3788         struct bpf_reg_state *regs;
3789         int insn_cnt = env->prog->len;
3790         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
3791         int insn_processed = 0;
3792         bool do_print_state = false;
3793
3794         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
3795         if (!state)
3796                 return -ENOMEM;
3797         env->cur_state = state;
3798         init_reg_state(env, state->regs);
3799         state->parent = NULL;
3800         insn_idx = 0;
3801         for (;;) {
3802                 struct bpf_insn *insn;
3803                 u8 class;
3804                 int err;
3805
3806                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
3807                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
3808                                 insn_idx, insn_cnt);
3809                         return -EFAULT;
3810                 }
3811
3812                 insn = &insns[insn_idx];
3813                 class = BPF_CLASS(insn->code);
3814
3815                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
3816                         verbose(env,
3817                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
3818                                 insn_processed);
3819                         return -E2BIG;
3820                 }
3821
3822                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3823                 if (err < 0)
3824                         return err;
3825                 if (err == 1) {
3826                         /* found equivalent state, can prune the search */
3827                         if (env->log.level) {
3828                                 if (do_print_state)
3829                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d: safe\n",
3830                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3831                                 else
3832                                         verbose(env, "%d: safe\n", insn_idx);
3833                         }
3834                         goto process_bpf_exit;
3835                 }
3836
3837                 if (need_resched())
3838                         cond_resched();
3839
3840                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
3841                         if (env->log.level > 1)
3842                                 verbose(env, "%d:", insn_idx);
3843                         else
3844                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d:",
3845                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3846                         print_verifier_state(env, state);
3847                         do_print_state = false;
3848                 }
3849
3850                 if (env->log.level) {
3851                         verbose(env, "%d: ", insn_idx);
3852                         print_bpf_insn(verbose, env, insn,
3853                                        env->allow_ptr_leaks);
3854                 }
3855
3856                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3857                 if (err)
3858                         return err;
3859
3860                 regs = cur_regs(env);
3861                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
3862                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3863                         err = check_alu_op(env, insn);
3864                         if (err)
3865                                 return err;
3866
3867                 } else if (class == BPF_LDX) {
3868                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3869
3870                         /* check for reserved fields is already done */
3871
3872                         /* check src operand */
3873                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3874                         if (err)
3875                                 return err;
3876
3877                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3878                         if (err)
3879                                 return err;
3880
3881                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3882
3883                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3884                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3885                          */
3886                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3887                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3888                                                insn->dst_reg);
3889                         if (err)
3890                                 return err;
3891
3892                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3893
3894                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3895                                 /* saw a valid insn
3896                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3897                                  * save type to validate intersecting paths
3898                                  */
3899                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3900
3901                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3902                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3903                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3904                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3905                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3906                                  * with different pointer types:
3907                                  * src_reg == ctx in one branch and
3908                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3909                                  * Reject it.
3910                                  */
3911                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3912                                 return -EINVAL;
3913                         }
3914
3915                 } else if (class == BPF_STX) {
3916                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3917
3918                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3919                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3920                                 if (err)
3921                                         return err;
3922                                 insn_idx++;
3923                                 continue;
3924                         }
3925
3926                         /* check src1 operand */
3927                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3928                         if (err)
3929                                 return err;
3930                         /* check src2 operand */
3931                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3932                         if (err)
3933                                 return err;
3934
3935                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3936
3937                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3938                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3939                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3940                                                insn->src_reg);
3941                         if (err)
3942                                 return err;
3943
3944                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3945
3946                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3947                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3948                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3949                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3950                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3951                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3952                                 return -EINVAL;
3953                         }
3954
3955                 } else if (class == BPF_ST) {
3956                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3957                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3958                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
3959                                 return -EINVAL;
3960                         }
3961                         /* check src operand */
3962                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3963                         if (err)
3964                                 return err;
3965
3966                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3967                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3968                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3969                                                -1);
3970                         if (err)
3971                                 return err;
3972
3973                 } else if (class == BPF_JMP) {
3974                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3975
3976                         if (opcode == BPF_CALL) {
3977                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3978                                     insn->off != 0 ||
3979                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3980                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3981                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
3982                                         return -EINVAL;
3983                                 }
3984
3985                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3986                                 if (err)
3987                                         return err;
3988
3989                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3990                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3991                                     insn->imm != 0 ||
3992                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3993                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3994                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
3995                                         return -EINVAL;
3996                                 }
3997
3998                                 insn_idx += insn->off + 1;
3999                                 continue;
4000
4001                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
4002                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
4003                                     insn->imm != 0 ||
4004                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4005                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
4006                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
4007                                         return -EINVAL;
4008                                 }
4009
4010                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
4011                                  * to return the value from eBPF program.
4012                                  * Make sure that it's readable at this time
4013                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
4014                                  * something into it earlier
4015                                  */
4016                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
4017                                 if (err)
4018                                         return err;
4019
4020                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
4021                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
4022                                         return -EACCES;
4023                                 }
4024
4025                                 err = check_return_code(env);
4026                                 if (err)
4027                                         return err;
4028 process_bpf_exit:
4029                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx, &insn_idx);
4030                                 if (err < 0) {
4031                                         if (err != -ENOENT)
4032                                                 return err;
4033                                         break;
4034                                 } else {
4035                                         do_print_state = true;
4036                                         continue;
4037                                 }
4038                         } else {
4039                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
4040                                 if (err)
4041                                         return err;
4042                         }
4043                 } else if (class == BPF_LD) {
4044                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
4045
4046                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
4047                                 err = check_ld_abs(env, insn);
4048                                 if (err)
4049                                         return err;
4050
4051                         } else if (mode == BPF_IMM) {
4052                                 err = check_ld_imm(env, insn);
4053                                 if (err)
4054                                         return err;
4055
4056                                 insn_idx++;
4057                                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
4058                         } else {
4059                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
4060                                 return -EINVAL;
4061                         }
4062                 } else {
4063                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
4064                         return -EINVAL;
4065                 }
4066
4067                 insn_idx++;
4068         }
4069
4070         verbose(env, "processed %d insns, stack depth %d\n", insn_processed,
4071                 env->prog->aux->stack_depth);
4072         return 0;
4073 }
4074
4075 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
4076 {
4077         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
4078                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
4079                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
4080                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
4081 }
4082
4083 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
4084                                         struct bpf_map *map,
4085                                         struct bpf_prog *prog)
4086
4087 {
4088         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
4089          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
4090          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
4091          * triggered.
4092          */
4093         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
4094                 if (!check_map_prealloc(map)) {
4095                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
4096                         return -EINVAL;
4097                 }
4098                 if (map->inner_map_meta &&
4099                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
4100                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
4101                         return -EINVAL;
4102                 }
4103         }
4104         return 0;
4105 }
4106
4107 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
4108  * replace them with actual map pointers
4109  */
4110 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
4111 {
4112         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4113         int insn_cnt = env->prog->len;
4114         int i, j, err;
4115
4116         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
4117         if (err)
4118                 return err;
4119
4120         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4121                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
4122                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
4123                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
4124                         return -EINVAL;
4125                 }
4126
4127                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
4128                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
4129                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
4130                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
4131                         return -EINVAL;
4132                 }
4133
4134                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
4135                         struct bpf_map *map;
4136                         struct fd f;
4137
4138                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
4139                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
4140                             insn[1].off != 0) {
4141                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
4142                                 return -EINVAL;
4143                         }
4144
4145                         if (insn->src_reg == 0)
4146                                 /* valid generic load 64-bit imm */
4147                                 goto next_insn;
4148
4149                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
4150                                 verbose(env,
4151                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
4152                                 return -EINVAL;
4153                         }
4154
4155                         f = fdget(insn->imm);
4156                         map = __bpf_map_get(f);
4157                         if (IS_ERR(map)) {
4158                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
4159                                         insn->imm);
4160                                 return PTR_ERR(map);
4161                         }
4162
4163                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
4164                         if (err) {
4165                                 fdput(f);
4166                                 return err;
4167                         }
4168
4169                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4170                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
4171                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
4172
4173                         /* check whether we recorded this map already */
4174                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
4175                                 if (env->used_maps[j] == map) {
4176                                         fdput(f);
4177                                         goto next_insn;
4178                                 }
4179
4180                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
4181                                 fdput(f);
4182                                 return -E2BIG;
4183                         }
4184
4185                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
4186                          * the map will be released by release_maps() or it
4187                          * will be used by the valid program until it's unloaded
4188                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
4189                          */
4190                         map = bpf_map_inc(map, false);
4191                         if (IS_ERR(map)) {
4192                                 fdput(f);
4193                                 return PTR_ERR(map);
4194                         }
4195                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
4196
4197                         fdput(f);
4198 next_insn:
4199                         insn++;
4200                         i++;
4201                 }
4202         }
4203
4204         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
4205          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
4206          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
4207          */
4208         return 0;
4209 }
4210
4211 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
4212 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
4213 {
4214         int i;
4215
4216         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
4217                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
4218 }
4219
4220 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
4221 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
4222 {
4223         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4224         int insn_cnt = env->prog->len;
4225         int i;
4226
4227         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
4228                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
4229                         insn->src_reg = 0;
4230 }
4231
4232 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
4233  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
4234  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
4235  */
4236 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
4237                                 u32 off, u32 cnt)
4238 {
4239         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
4240         int i;
4241
4242         if (cnt == 1)
4243                 return 0;
4244         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
4245         if (!new_data)
4246                 return -ENOMEM;
4247         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
4248         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
4249                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
4250         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
4251                 new_data[i].seen = true;
4252         env->insn_aux_data = new_data;
4253         vfree(old_data);
4254         return 0;
4255 }
4256
4257 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
4258                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
4259 {
4260         struct bpf_prog *new_prog;
4261
4262         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
4263         if (!new_prog)
4264                 return NULL;
4265         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
4266                 return NULL;
4267         return new_prog;
4268 }
4269
4270 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not explore
4271  * branches that are dead at run time. Malicious programs can have dead code
4272  * too. Therefore replace all dead at-run-time code with nops.
4273  */
4274 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
4275 {
4276         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
4277         struct bpf_insn nop = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_0);
4278         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4279         const int insn_cnt = env->prog->len;
4280         int i;
4281
4282         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
4283                 if (aux_data[i].seen)
4284                         continue;
4285                 memcpy(insn + i, &nop, sizeof(nop));
4286         }
4287 }
4288
4289 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
4290  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
4291  */
4292 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
4293 {
4294         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
4295         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
4296         const int insn_cnt = env->prog->len;
4297         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
4298         struct bpf_prog *new_prog;
4299         enum bpf_access_type type;
4300         bool is_narrower_load;
4301         u32 target_size;
4302
4303         if (ops->gen_prologue) {
4304                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
4305                                         env->prog);
4306                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4307                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4308                         return -EINVAL;
4309                 } else if (cnt) {
4310                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
4311                         if (!new_prog)
4312                                 return -ENOMEM;
4313
4314                         env->prog = new_prog;
4315                         delta += cnt - 1;
4316                 }
4317         }
4318
4319         if (!ops->convert_ctx_access)
4320                 return 0;
4321
4322         insn = env->prog->insnsi + delta;
4323
4324         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4325                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4326                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4327                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4328                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
4329                         type = BPF_READ;
4330                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4331                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4332                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4333                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
4334                         type = BPF_WRITE;
4335                 else
4336                         continue;
4337
4338                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
4339                         continue;
4340
4341                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
4342                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
4343
4344                 /* If the read access is a narrower load of the field,
4345                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
4346                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
4347                  * we will apply proper mask to the result.
4348                  */
4349                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
4350                 if (is_narrower_load) {
4351                         u32 off = insn->off;
4352                         u8 size_code;
4353
4354                         if (type == BPF_WRITE) {
4355                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
4356                                 return -EINVAL;
4357                         }
4358
4359                         size_code = BPF_H;
4360                         if (ctx_field_size == 4)
4361                                 size_code = BPF_W;
4362                         else if (ctx_field_size == 8)
4363                                 size_code = BPF_DW;
4364
4365                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
4366                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
4367                 }
4368
4369                 target_size = 0;
4370                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
4371                                               &target_size);
4372                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
4373                     (ctx_field_size && !target_size)) {
4374                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4375                         return -EINVAL;
4376                 }
4377
4378                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
4379                         if (ctx_field_size <= 4)
4380                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4381                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4382                         else
4383                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4384                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4385                 }
4386
4387                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4388                 if (!new_prog)
4389                         return -ENOMEM;
4390
4391                 delta += cnt - 1;
4392
4393                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4394                 env->prog = new_prog;
4395                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4396         }
4397
4398         return 0;
4399 }
4400
4401 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
4402  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
4403  *
4404  * this function is called after eBPF program passed verification
4405  */
4406 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
4407 {
4408         struct bpf_prog *prog = env->prog;
4409         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
4410         const struct bpf_func_proto *fn;
4411         const int insn_cnt = prog->len;
4412         struct bpf_insn insn_buf[16];
4413         struct bpf_prog *new_prog;
4414         struct bpf_map *map_ptr;
4415         int i, cnt, delta = 0;
4416
4417         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4418                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
4419                         continue;
4420
4421                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
4422                         prog->dst_needed = 1;
4423                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
4424                         bpf_user_rnd_init_once();
4425                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
4426                         /* If we tail call into other programs, we
4427                          * cannot make any assumptions since they can
4428                          * be replaced dynamically during runtime in
4429                          * the program array.
4430                          */
4431                         prog->cb_access = 1;
4432                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
4433
4434                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
4435                          * conditional branch in the interpeter for every normal
4436                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
4437                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
4438                          */
4439                         insn->imm = 0;
4440                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
4441                         continue;
4442                 }
4443
4444                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
4445                  * handlers are currently limited to 64 bit only.
4446                  */
4447                 if (ebpf_jit_enabled() && BITS_PER_LONG == 64 &&
4448                     insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
4449                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4450                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
4451                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
4452                                 goto patch_call_imm;
4453
4454                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
4455                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4456                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4457                                 return -EINVAL;
4458                         }
4459
4460                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
4461                                                        cnt);
4462                         if (!new_prog)
4463                                 return -ENOMEM;
4464
4465                         delta += cnt - 1;
4466
4467                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4468                         env->prog = prog = new_prog;
4469                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4470                         continue;
4471                 }
4472
4473                 if (insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map) {
4474                         /* Note, we cannot use prog directly as imm as subsequent
4475                          * rewrites would still change the prog pointer. The only
4476                          * stable address we can use is aux, which also works with
4477                          * prog clones during blinding.
4478                          */
4479                         u64 addr = (unsigned long)prog->aux;
4480                         struct bpf_insn r4_ld[] = {
4481                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_4, addr),
4482                                 *insn,
4483                         };
4484                         cnt = ARRAY_SIZE(r4_ld);
4485
4486                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, r4_ld, cnt);
4487                         if (!new_prog)
4488                                 return -ENOMEM;
4489
4490                         delta    += cnt - 1;
4491                         env->prog = prog = new_prog;
4492                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4493                 }
4494 patch_call_imm:
4495                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm);
4496                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
4497                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
4498                  */
4499                 if (!fn->func) {
4500                         verbose(env,
4501                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4502                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
4503                         return -EFAULT;
4504                 }
4505                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
4506         }
4507
4508         return 0;
4509 }
4510
4511 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
4512 {
4513         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
4514         int i;
4515
4516         if (!env->explored_states)
4517                 return;
4518
4519         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
4520                 sl = env->explored_states[i];
4521
4522                 if (sl)
4523                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4524                                 sln = sl->next;
4525                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
4526                                 kfree(sl);
4527                                 sl = sln;
4528                         }
4529         }
4530
4531         kfree(env->explored_states);
4532 }
4533
4534 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
4535 {
4536         struct bpf_verifier_env *env;
4537         struct bpf_verifer_log *log;
4538         int ret = -EINVAL;
4539
4540         /* no program is valid */
4541         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
4542                 return -EINVAL;
4543
4544         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
4545          * allocate/free it every time bpf_check() is called
4546          */
4547         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4548         if (!env)
4549                 return -ENOMEM;
4550         log = &env->log;
4551
4552         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4553                                      (*prog)->len);
4554         ret = -ENOMEM;
4555         if (!env->insn_aux_data)
4556                 goto err_free_env;
4557         env->prog = *prog;
4558         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
4559
4560         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4561         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4562
4563         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
4564                 /* user requested verbose verifier output
4565                  * and supplied buffer to store the verification trace
4566                  */
4567                 log->level = attr->log_level;
4568                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
4569                 log->len_total = attr->log_size;
4570
4571                 ret = -EINVAL;
4572                 /* log attributes have to be sane */
4573                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
4574                     !log->level || !log->ubuf)
4575                         goto err_unlock;
4576         }
4577
4578         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
4579         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4580                 env->strict_alignment = true;
4581
4582         if (env->prog->aux->offload) {
4583                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env);
4584                 if (ret)
4585                         goto err_unlock;
4586         }
4587
4588         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
4589         if (ret < 0)
4590                 goto skip_full_check;
4591
4592         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4593                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4594                                        GFP_USER);
4595         ret = -ENOMEM;
4596         if (!env->explored_states)
4597                 goto skip_full_check;
4598
4599         ret = check_cfg(env);
4600         if (ret < 0)
4601                 goto skip_full_check;
4602
4603         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4604
4605         ret = do_check(env);
4606         if (env->cur_state) {
4607                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
4608                 env->cur_state = NULL;
4609         }
4610
4611 skip_full_check:
4612         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
4613         free_states(env);
4614
4615         if (ret == 0)
4616                 sanitize_dead_code(env);
4617
4618         if (ret == 0)
4619                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
4620                 ret = convert_ctx_accesses(env);
4621
4622         if (ret == 0)
4623                 ret = fixup_bpf_calls(env);
4624
4625         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
4626                 ret = -ENOSPC;
4627         if (log->level && !log->ubuf) {
4628                 ret = -EFAULT;
4629                 goto err_release_maps;
4630         }
4631
4632         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
4633                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
4634                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
4635                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
4636                                                           GFP_KERNEL);
4637
4638                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
4639                         ret = -ENOMEM;
4640                         goto err_release_maps;
4641                 }
4642
4643                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
4644                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
4645                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
4646
4647                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
4648                  * bpf_ld_imm64 instructions
4649                  */
4650                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
4651         }
4652
4653 err_release_maps:
4654         if (!env->prog->aux->used_maps)
4655                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
4656                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
4657                  */
4658                 release_maps(env);
4659         *prog = env->prog;
4660 err_unlock:
4661         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4662         vfree(env->insn_aux_data);
4663 err_free_env:
4664         kfree(env);
4665         return ret;
4666 }