Merge tag 'armsoc-soc' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/soc/soc
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
3  * Copyright (c) 2016 Facebook
4  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
5  */
6 #include <uapi/linux/btf.h>
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/types.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/bpf.h>
11 #include <linux/btf.h>
12 #include <linux/bpf_verifier.h>
13 #include <linux/filter.h>
14 #include <net/netlink.h>
15 #include <linux/file.h>
16 #include <linux/vmalloc.h>
17 #include <linux/stringify.h>
18 #include <linux/bsearch.h>
19 #include <linux/sort.h>
20 #include <linux/perf_event.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22
23 #include "disasm.h"
24
25 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
26 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
27         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
28 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
29 #include <linux/bpf_types.h>
30 #undef BPF_PROG_TYPE
31 #undef BPF_MAP_TYPE
32 };
33
34 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
35  * instruction by instruction and updates register/stack state.
36  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
37  *
38  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
39  * It rejects the following programs:
40  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
41  * - if loop is present (detected via back-edge)
42  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
43  * - out of bounds or malformed jumps
44  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
45  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
46  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
47  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
48  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
49  *
50  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
51  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
52  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
53  * copied to R1.
54  *
55  * All registers are 64-bit.
56  * R0 - return register
57  * R1-R5 argument passing registers
58  * R6-R9 callee saved registers
59  * R10 - frame pointer read-only
60  *
61  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
62  * and has type PTR_TO_CTX.
63  *
64  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
65  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
66  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
67  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
68  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
69  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
70  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
71  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
72  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
73  *
74  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
75  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
76  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
77  *
78  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
79  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
80  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
81  *
82  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
83  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
84  *
85  * registers used to pass values to function calls are checked against
86  * function argument constraints.
87  *
88  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
89  * It means that the register type passed to this function must be
90  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
91  * 'pointer to map element key'
92  *
93  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
94  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
95  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
96  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
97  *
98  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
99  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
100  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
101  * the helper function as a pointer to map element key.
102  *
103  * On the kernel side the helper function looks like:
104  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
105  * {
106  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
107  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
108  *    void *value;
109  *
110  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
111  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
112  *    the stack of eBPF program.
113  * }
114  *
115  * Corresponding eBPF program may look like:
116  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
117  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
118  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
119  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
120  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
121  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
122  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
123  *
124  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
125  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
126  * and were initialized prior to this call.
127  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
128  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
129  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
130  * returns ether pointer to map value or NULL.
131  *
132  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
133  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
134  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
135  * branch. See check_cond_jmp_op().
136  *
137  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
138  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
139  *
140  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
141  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
142  * the BPF program:
143  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
144  *
145  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
146  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
147  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
148  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
149  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
150  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
151  *
152  * For each helper function that allocates a reference, such as
153  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
154  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
155  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
156  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
157  */
158
159 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
160 struct bpf_verifier_stack_elem {
161         /* verifer state is 'st'
162          * before processing instruction 'insn_idx'
163          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
164          */
165         struct bpf_verifier_state st;
166         int insn_idx;
167         int prev_insn_idx;
168         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
169 };
170
171 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
172 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
173
174 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
175 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
176                                           POISON_POINTER_DELTA))
177 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
178
179 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
180 {
181         return BPF_MAP_PTR(aux->map_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
182 }
183
184 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
185 {
186         return aux->map_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
187 }
188
189 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
190                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
191 {
192         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
193         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
194         aux->map_state = (unsigned long)map |
195                          (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
196 }
197
198 struct bpf_call_arg_meta {
199         struct bpf_map *map_ptr;
200         bool raw_mode;
201         bool pkt_access;
202         int regno;
203         int access_size;
204         s64 msize_smax_value;
205         u64 msize_umax_value;
206         int ref_obj_id;
207         int func_id;
208 };
209
210 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
211
212 static const struct bpf_line_info *
213 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
214 {
215         const struct bpf_line_info *linfo;
216         const struct bpf_prog *prog;
217         u32 i, nr_linfo;
218
219         prog = env->prog;
220         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
221
222         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
223                 return NULL;
224
225         linfo = prog->aux->linfo;
226         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
227                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
228                         break;
229
230         return &linfo[i - 1];
231 }
232
233 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
234                        va_list args)
235 {
236         unsigned int n;
237
238         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
239
240         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
241                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
242
243         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
244         log->kbuf[n] = '\0';
245
246         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
247                 log->len_used += n;
248         else
249                 log->ubuf = NULL;
250 }
251
252 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
253  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
254  * so the user can figure out what's wrong with the program
255  */
256 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
257                                            const char *fmt, ...)
258 {
259         va_list args;
260
261         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
262                 return;
263
264         va_start(args, fmt);
265         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
266         va_end(args);
267 }
268 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
269
270 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
271 {
272         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
273         va_list args;
274
275         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
276                 return;
277
278         va_start(args, fmt);
279         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
280         va_end(args);
281 }
282
283 static const char *ltrim(const char *s)
284 {
285         while (isspace(*s))
286                 s++;
287
288         return s;
289 }
290
291 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
292                                          u32 insn_off,
293                                          const char *prefix_fmt, ...)
294 {
295         const struct bpf_line_info *linfo;
296
297         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
298                 return;
299
300         linfo = find_linfo(env, insn_off);
301         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
302                 return;
303
304         if (prefix_fmt) {
305                 va_list args;
306
307                 va_start(args, prefix_fmt);
308                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
309                 va_end(args);
310         }
311
312         verbose(env, "%s\n",
313                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
314                                          linfo->line_off)));
315
316         env->prev_linfo = linfo;
317 }
318
319 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
320 {
321         return type == PTR_TO_PACKET ||
322                type == PTR_TO_PACKET_META;
323 }
324
325 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
326 {
327         return type == PTR_TO_SOCKET ||
328                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
329                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
330                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
331 }
332
333 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
334 {
335         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
336                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
337                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
338                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
339 }
340
341 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
342 {
343         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
344                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
345 }
346
347 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
348 {
349         return type == PTR_TO_SOCKET ||
350                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
351                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
352                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
353 }
354
355 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
356 {
357         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
358 }
359
360 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
361  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
362  * released by release_reference().
363  */
364 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
365 {
366         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
367 }
368
369 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
370 {
371         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
372                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
373                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp;
374 }
375
376 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
377 {
378         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
379                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock;
380 }
381
382 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
383 static const char * const reg_type_str[] = {
384         [NOT_INIT]              = "?",
385         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
386         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
387         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
388         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
389         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
390         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
391         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
392         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
393         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
394         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
395         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
396         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
397         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
398         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
399         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
400         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
401         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
402         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
403 };
404
405 static char slot_type_char[] = {
406         [STACK_INVALID] = '?',
407         [STACK_SPILL]   = 'r',
408         [STACK_MISC]    = 'm',
409         [STACK_ZERO]    = '0',
410 };
411
412 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
413                            enum bpf_reg_liveness live)
414 {
415         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
416             verbose(env, "_");
417         if (live & REG_LIVE_READ)
418                 verbose(env, "r");
419         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
420                 verbose(env, "w");
421         if (live & REG_LIVE_DONE)
422                 verbose(env, "D");
423 }
424
425 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
426                                    const struct bpf_reg_state *reg)
427 {
428         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
429
430         return cur->frame[reg->frameno];
431 }
432
433 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
434                                  const struct bpf_func_state *state)
435 {
436         const struct bpf_reg_state *reg;
437         enum bpf_reg_type t;
438         int i;
439
440         if (state->frameno)
441                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
442         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
443                 reg = &state->regs[i];
444                 t = reg->type;
445                 if (t == NOT_INIT)
446                         continue;
447                 verbose(env, " R%d", i);
448                 print_liveness(env, reg->live);
449                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
450                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
451                         verbose(env, "P");
452                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
453                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
454                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
455                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
456                 } else {
457                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
458                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
459                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
460                         if (t != SCALAR_VALUE)
461                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
462                         if (type_is_pkt_pointer(t))
463                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
464                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
465                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
466                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
467                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
468                                         reg->map_ptr->key_size,
469                                         reg->map_ptr->value_size);
470                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
471                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
472                                  * could be a pointer whose offset is too big
473                                  * for reg->off
474                                  */
475                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
476                         } else {
477                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
478                                     reg->smin_value != S64_MIN)
479                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
480                                                 (long long)reg->smin_value);
481                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
482                                     reg->smax_value != S64_MAX)
483                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
484                                                 (long long)reg->smax_value);
485                                 if (reg->umin_value != 0)
486                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
487                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
488                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
489                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
490                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
491                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
492                                         char tn_buf[48];
493
494                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
495                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
496                                 }
497                         }
498                         verbose(env, ")");
499                 }
500         }
501         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
502                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
503                 bool valid = false;
504                 int j;
505
506                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
507                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
508                                 valid = true;
509                         types_buf[j] = slot_type_char[
510                                         state->stack[i].slot_type[j]];
511                 }
512                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
513                 if (!valid)
514                         continue;
515                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
516                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
517                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
518                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
519                         t = reg->type;
520                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
521                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
522                                 verbose(env, "P");
523                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
524                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
525                 } else {
526                         verbose(env, "=%s", types_buf);
527                 }
528         }
529         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
530                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
531                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
532                         if (state->refs[i].id)
533                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
534         }
535         verbose(env, "\n");
536 }
537
538 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
539 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
540                                const struct bpf_func_state *src)        \
541 {                                                                       \
542         if (!src->FIELD)                                                \
543                 return 0;                                               \
544         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
545                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
546                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
547                 return -EFAULT;                                         \
548         }                                                               \
549         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
550                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
551         return 0;                                                       \
552 }
553 /* copy_reference_state() */
554 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
555 /* copy_stack_state() */
556 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
557 #undef COPY_STATE_FN
558
559 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
560 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
561                                   bool copy_old)                        \
562 {                                                                       \
563         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
564         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
565         int slot = size / SIZE;                                         \
566                                                                         \
567         if (size <= old_size || !size) {                                \
568                 if (copy_old)                                           \
569                         return 0;                                       \
570                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
571                 if (!size && old_size) {                                \
572                         kfree(state->FIELD);                            \
573                         state->FIELD = NULL;                            \
574                 }                                                       \
575                 return 0;                                               \
576         }                                                               \
577         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
578                                     GFP_KERNEL);                        \
579         if (!new_##FIELD)                                               \
580                 return -ENOMEM;                                         \
581         if (copy_old) {                                                 \
582                 if (state->FIELD)                                       \
583                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
584                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
585                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
586                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
587         }                                                               \
588         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
589         kfree(state->FIELD);                                            \
590         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
591         return 0;                                                       \
592 }
593 /* realloc_reference_state() */
594 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
595 /* realloc_stack_state() */
596 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
597 #undef REALLOC_STATE_FN
598
599 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
600  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
601  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
602  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
603  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
604  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
605  */
606 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
607                               int refs_size, bool copy_old)
608 {
609         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
610         if (err)
611                 return err;
612         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
613 }
614
615 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
616  * this new pointer reference.
617  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
618  * On failure, returns a negative errno.
619  */
620 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
621 {
622         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
623         int new_ofs = state->acquired_refs;
624         int id, err;
625
626         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
627         if (err)
628                 return err;
629         id = ++env->id_gen;
630         state->refs[new_ofs].id = id;
631         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
632
633         return id;
634 }
635
636 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
637 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
638 {
639         int i, last_idx;
640
641         last_idx = state->acquired_refs - 1;
642         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
643                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
644                         if (last_idx && i != last_idx)
645                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
646                                        sizeof(*state->refs));
647                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
648                         state->acquired_refs--;
649                         return 0;
650                 }
651         }
652         return -EINVAL;
653 }
654
655 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
656                                     struct bpf_func_state *src)
657 {
658         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
659         if (err)
660                 return err;
661         err = copy_reference_state(dst, src);
662         if (err)
663                 return err;
664         return 0;
665 }
666
667 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
668 {
669         if (!state)
670                 return;
671         kfree(state->refs);
672         kfree(state->stack);
673         kfree(state);
674 }
675
676 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
677 {
678         kfree(state->jmp_history);
679         state->jmp_history = NULL;
680         state->jmp_history_cnt = 0;
681 }
682
683 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
684                                 bool free_self)
685 {
686         int i;
687
688         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
689                 free_func_state(state->frame[i]);
690                 state->frame[i] = NULL;
691         }
692         clear_jmp_history(state);
693         if (free_self)
694                 kfree(state);
695 }
696
697 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
698  * when necessary to accommodate larger src stack
699  */
700 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
701                            const struct bpf_func_state *src)
702 {
703         int err;
704
705         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
706                                  false);
707         if (err)
708                 return err;
709         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
710         err = copy_reference_state(dst, src);
711         if (err)
712                 return err;
713         return copy_stack_state(dst, src);
714 }
715
716 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
717                                const struct bpf_verifier_state *src)
718 {
719         struct bpf_func_state *dst;
720         u32 jmp_sz = sizeof(struct bpf_idx_pair) * src->jmp_history_cnt;
721         int i, err;
722
723         if (dst_state->jmp_history_cnt < src->jmp_history_cnt) {
724                 kfree(dst_state->jmp_history);
725                 dst_state->jmp_history = kmalloc(jmp_sz, GFP_USER);
726                 if (!dst_state->jmp_history)
727                         return -ENOMEM;
728         }
729         memcpy(dst_state->jmp_history, src->jmp_history, jmp_sz);
730         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
731
732         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
733         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
734                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
735                 dst_state->frame[i] = NULL;
736         }
737         dst_state->speculative = src->speculative;
738         dst_state->curframe = src->curframe;
739         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
740         dst_state->branches = src->branches;
741         dst_state->parent = src->parent;
742         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
743         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
744         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
745                 dst = dst_state->frame[i];
746                 if (!dst) {
747                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
748                         if (!dst)
749                                 return -ENOMEM;
750                         dst_state->frame[i] = dst;
751                 }
752                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
753                 if (err)
754                         return err;
755         }
756         return 0;
757 }
758
759 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
760 {
761         while (st) {
762                 u32 br = --st->branches;
763
764                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
765                  * but see comment in push_stack(), hence:
766                  */
767                 WARN_ONCE((int)br < 0,
768                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
769                           br);
770                 if (br)
771                         break;
772                 st = st->parent;
773         }
774 }
775
776 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
777                      int *insn_idx)
778 {
779         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
780         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
781         int err;
782
783         if (env->head == NULL)
784                 return -ENOENT;
785
786         if (cur) {
787                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
788                 if (err)
789                         return err;
790         }
791         if (insn_idx)
792                 *insn_idx = head->insn_idx;
793         if (prev_insn_idx)
794                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
795         elem = head->next;
796         free_verifier_state(&head->st, false);
797         kfree(head);
798         env->head = elem;
799         env->stack_size--;
800         return 0;
801 }
802
803 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
804                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
805                                              bool speculative)
806 {
807         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
808         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
809         int err;
810
811         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
812         if (!elem)
813                 goto err;
814
815         elem->insn_idx = insn_idx;
816         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
817         elem->next = env->head;
818         env->head = elem;
819         env->stack_size++;
820         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
821         if (err)
822                 goto err;
823         elem->st.speculative |= speculative;
824         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
825                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
826                         env->stack_size);
827                 goto err;
828         }
829         if (elem->st.parent) {
830                 ++elem->st.parent->branches;
831                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
832                  * but
833                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
834                  * instructions
835                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
836                  * a new state for a sequence of branches and all such current
837                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
838                  * which might have large 'branches' count.
839                  */
840         }
841         return &elem->st;
842 err:
843         free_verifier_state(env->cur_state, true);
844         env->cur_state = NULL;
845         /* pop all elements and return */
846         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
847         return NULL;
848 }
849
850 #define CALLER_SAVED_REGS 6
851 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
852         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
853 };
854
855 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
856
857 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
858  * known to have the value @imm.
859  */
860 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
861 {
862         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
863         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
864                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
865         reg->var_off = tnum_const(imm);
866         reg->smin_value = (s64)imm;
867         reg->smax_value = (s64)imm;
868         reg->umin_value = imm;
869         reg->umax_value = imm;
870 }
871
872 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
873  * used only on registers holding a pointer type.
874  */
875 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
876 {
877         __mark_reg_known(reg, 0);
878 }
879
880 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
881 {
882         __mark_reg_known(reg, 0);
883         reg->type = SCALAR_VALUE;
884 }
885
886 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
887                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
888 {
889         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
890                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
891                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
892                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
893                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
894                 return;
895         }
896         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
897 }
898
899 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
900 {
901         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
902 }
903
904 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
905 {
906         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
907                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
908 }
909
910 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
911 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
912                                     enum bpf_reg_type which)
913 {
914         /* The register can already have a range from prior markings.
915          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
916          * origin.
917          */
918         return reg->type == which &&
919                reg->id == 0 &&
920                reg->off == 0 &&
921                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
922 }
923
924 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
925 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
926 {
927         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
928         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
929                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
930         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
931         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
932                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
933         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
934         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
935                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
936 }
937
938 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
939 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
940 {
941         /* Learn sign from signed bounds.
942          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
943          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
944          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
945          */
946         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
947                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
948                                                           reg->umin_value);
949                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
950                                                           reg->umax_value);
951                 return;
952         }
953         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
954          * boundary, so we must be careful.
955          */
956         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
957                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
958                  * is positive, hence safe.
959                  */
960                 reg->smin_value = reg->umin_value;
961                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
962                                                           reg->umax_value);
963         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
964                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
965                  * is negative, hence safe.
966                  */
967                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
968                                                           reg->umin_value);
969                 reg->smax_value = reg->umax_value;
970         }
971 }
972
973 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
974 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
975 {
976         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
977                                       tnum_range(reg->umin_value,
978                                                  reg->umax_value));
979 }
980
981 /* Reset the min/max bounds of a register */
982 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
983 {
984         reg->smin_value = S64_MIN;
985         reg->smax_value = S64_MAX;
986         reg->umin_value = 0;
987         reg->umax_value = U64_MAX;
988 }
989
990 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
991 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
992 {
993         /*
994          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
995          * padding between 'type' and union
996          */
997         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
998         reg->type = SCALAR_VALUE;
999         reg->var_off = tnum_unknown;
1000         reg->frameno = 0;
1001         __mark_reg_unbounded(reg);
1002 }
1003
1004 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1005                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1006 {
1007         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1008                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1009                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1010                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1011                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1012                 return;
1013         }
1014         regs += regno;
1015         __mark_reg_unknown(regs);
1016         /* constant backtracking is enabled for root without bpf2bpf calls */
1017         regs->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->allow_ptr_leaks ?
1018                         true : false;
1019 }
1020
1021 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
1022 {
1023         __mark_reg_unknown(reg);
1024         reg->type = NOT_INIT;
1025 }
1026
1027 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1028                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1029 {
1030         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1031                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1032                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1033                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1034                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1035                 return;
1036         }
1037         __mark_reg_not_init(regs + regno);
1038 }
1039
1040 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1041 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1042                            struct bpf_func_state *state)
1043 {
1044         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1045         int i;
1046
1047         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1048                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1049                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1050                 regs[i].parent = NULL;
1051                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1052         }
1053
1054         /* frame pointer */
1055         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1056         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1057         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1058
1059         /* 1st arg to a function */
1060         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
1061         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
1062 }
1063
1064 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1065 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1066                             struct bpf_func_state *state,
1067                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1068 {
1069         state->callsite = callsite;
1070         state->frameno = frameno;
1071         state->subprogno = subprogno;
1072         init_reg_state(env, state);
1073 }
1074
1075 enum reg_arg_type {
1076         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1077         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1078         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1079 };
1080
1081 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1082 {
1083         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1084                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1085 }
1086
1087 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1088 {
1089         struct bpf_subprog_info *p;
1090
1091         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1092                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1093         if (!p)
1094                 return -ENOENT;
1095         return p - env->subprog_info;
1096
1097 }
1098
1099 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1100 {
1101         int insn_cnt = env->prog->len;
1102         int ret;
1103
1104         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1105                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1106                 return -EINVAL;
1107         }
1108         ret = find_subprog(env, off);
1109         if (ret >= 0)
1110                 return 0;
1111         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1112                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1113                 return -E2BIG;
1114         }
1115         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1116         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1117              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1118         return 0;
1119 }
1120
1121 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1122 {
1123         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1124         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1125         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1126         int insn_cnt = env->prog->len;
1127
1128         /* Add entry function. */
1129         ret = add_subprog(env, 0);
1130         if (ret < 0)
1131                 return ret;
1132
1133         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1134         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1135                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1136                         continue;
1137                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1138                         continue;
1139                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1140                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1141                         return -EPERM;
1142                 }
1143                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1144                 if (ret < 0)
1145                         return ret;
1146         }
1147
1148         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1149          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1150          */
1151         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1152
1153         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1154                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1155                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1156
1157         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1158         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1159         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1160         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1161                 u8 code = insn[i].code;
1162
1163                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1164                         goto next;
1165                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1166                         goto next;
1167                 off = i + insn[i].off + 1;
1168                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1169                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1170                         return -EINVAL;
1171                 }
1172 next:
1173                 if (i == subprog_end - 1) {
1174                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1175                          * the last insn of the subprog should be either exit
1176                          * or unconditional jump back
1177                          */
1178                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1179                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1180                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1181                                 return -EINVAL;
1182                         }
1183                         subprog_start = subprog_end;
1184                         cur_subprog++;
1185                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1186                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1187                 }
1188         }
1189         return 0;
1190 }
1191
1192 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1193  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1194  */
1195 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1196                          const struct bpf_reg_state *state,
1197                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1198 {
1199         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1200         int cnt = 0;
1201
1202         while (parent) {
1203                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1204                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1205                         break;
1206                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1207                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1208                                 reg_type_str[parent->type],
1209                                 parent->var_off.value, parent->off);
1210                         return -EFAULT;
1211                 }
1212                 /* The first condition is more likely to be true than the
1213                  * second, checked it first.
1214                  */
1215                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1216                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1217                         /* The parentage chain never changes and
1218                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1219                          * There is no need to keep walking the chain again and
1220                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1221                          * This case happens when the same register is read
1222                          * multiple times without writes into it in-between.
1223                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1224                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1225                          */
1226                         break;
1227                 /* ... then we depend on parent's value */
1228                 parent->live |= flag;
1229                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1230                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1231                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1232                 state = parent;
1233                 parent = state->parent;
1234                 writes = true;
1235                 cnt++;
1236         }
1237
1238         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1239                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1240         return 0;
1241 }
1242
1243 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1244  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1245  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1246  */
1247 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1248                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1249 {
1250         u8 code, class, op;
1251
1252         code = insn->code;
1253         class = BPF_CLASS(code);
1254         op = BPF_OP(code);
1255         if (class == BPF_JMP) {
1256                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1257                  * conservatively.
1258                  */
1259                 if (op == BPF_EXIT)
1260                         return true;
1261                 if (op == BPF_CALL) {
1262                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1263                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1264                          * don't care the register def because they are anyway
1265                          * marked as NOT_INIT already.
1266                          */
1267                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1268                                 return false;
1269                         /* Helper call will reach here because of arg type
1270                          * check, conservatively return TRUE.
1271                          */
1272                         if (t == SRC_OP)
1273                                 return true;
1274
1275                         return false;
1276                 }
1277         }
1278
1279         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1280             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1281             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1282                 return true;
1283
1284         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1285                 return false;
1286
1287         if (class == BPF_LDX) {
1288                 if (t != SRC_OP)
1289                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1290                 /* LDX source must be ptr. */
1291                 return true;
1292         }
1293
1294         if (class == BPF_STX) {
1295                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1296                         return true;
1297                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1298         }
1299
1300         if (class == BPF_LD) {
1301                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1302
1303                 /* LD_IMM64 */
1304                 if (mode == BPF_IMM)
1305                         return true;
1306
1307                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1308                 if (t != SRC_OP)
1309                         return  false;
1310
1311                 /* Implicit ctx ptr. */
1312                 if (regno == BPF_REG_6)
1313                         return true;
1314
1315                 /* Explicit source could be any width. */
1316                 return true;
1317         }
1318
1319         if (class == BPF_ST)
1320                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1321                 return true;
1322
1323         /* Conservatively return true at default. */
1324         return true;
1325 }
1326
1327 /* Return TRUE if INSN doesn't have explicit value define. */
1328 static bool insn_no_def(struct bpf_insn *insn)
1329 {
1330         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1331
1332         return (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32 ||
1333                 class == BPF_STX || class == BPF_ST);
1334 }
1335
1336 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1337 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1338 {
1339         if (insn_no_def(insn))
1340                 return false;
1341
1342         return !is_reg64(env, insn, insn->dst_reg, NULL, DST_OP);
1343 }
1344
1345 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1346                            struct bpf_reg_state *reg)
1347 {
1348         s32 def_idx = reg->subreg_def;
1349
1350         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
1351                 return;
1352
1353         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
1354         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
1355         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1356 }
1357
1358 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1359                          enum reg_arg_type t)
1360 {
1361         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1362         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1363         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
1364         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
1365         bool rw64;
1366
1367         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1368                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1369                 return -EINVAL;
1370         }
1371
1372         reg = &regs[regno];
1373         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
1374         if (t == SRC_OP) {
1375                 /* check whether register used as source operand can be read */
1376                 if (reg->type == NOT_INIT) {
1377                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1378                         return -EACCES;
1379                 }
1380                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1381                 if (regno == BPF_REG_FP)
1382                         return 0;
1383
1384                 if (rw64)
1385                         mark_insn_zext(env, reg);
1386
1387                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
1388                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
1389         } else {
1390                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1391                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1392                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1393                         return -EACCES;
1394                 }
1395                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1396                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
1397                 if (t == DST_OP)
1398                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1399         }
1400         return 0;
1401 }
1402
1403 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
1404 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
1405                             struct bpf_verifier_state *cur)
1406 {
1407         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
1408         struct bpf_idx_pair *p;
1409
1410         cnt++;
1411         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
1412         if (!p)
1413                 return -ENOMEM;
1414         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
1415         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
1416         cur->jmp_history = p;
1417         cur->jmp_history_cnt = cnt;
1418         return 0;
1419 }
1420
1421 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
1422  * history then previous instruction came from straight line execution.
1423  */
1424 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
1425                              u32 *history)
1426 {
1427         u32 cnt = *history;
1428
1429         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
1430                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
1431                 (*history)--;
1432         } else {
1433                 i--;
1434         }
1435         return i;
1436 }
1437
1438 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
1439  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
1440  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
1441  */
1442 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
1443                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
1444 {
1445         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
1446                 .cb_print       = verbose,
1447                 .private_data   = env,
1448         };
1449         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
1450         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1451         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1452         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
1453         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
1454         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
1455         u32 spi;
1456
1457         if (insn->code == 0)
1458                 return 0;
1459         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1460                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
1461                 verbose(env, "%d: ", idx);
1462                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
1463         }
1464
1465         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
1466                 if (!(*reg_mask & dreg))
1467                         return 0;
1468                 if (opcode == BPF_MOV) {
1469                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1470                                 /* dreg = sreg
1471                                  * dreg needs precision after this insn
1472                                  * sreg needs precision before this insn
1473                                  */
1474                                 *reg_mask &= ~dreg;
1475                                 *reg_mask |= sreg;
1476                         } else {
1477                                 /* dreg = K
1478                                  * dreg needs precision after this insn.
1479                                  * Corresponding register is already marked
1480                                  * as precise=true in this verifier state.
1481                                  * No further markings in parent are necessary
1482                                  */
1483                                 *reg_mask &= ~dreg;
1484                         }
1485                 } else {
1486                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1487                                 /* dreg += sreg
1488                                  * both dreg and sreg need precision
1489                                  * before this insn
1490                                  */
1491                                 *reg_mask |= sreg;
1492                         } /* else dreg += K
1493                            * dreg still needs precision before this insn
1494                            */
1495                 }
1496         } else if (class == BPF_LDX) {
1497                 if (!(*reg_mask & dreg))
1498                         return 0;
1499                 *reg_mask &= ~dreg;
1500
1501                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
1502                  * Load from any other memory can be zero extended.
1503                  * The desire to keep that precision is already indicated
1504                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
1505                  * No further tracking necessary.
1506                  */
1507                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
1508                         return 0;
1509                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1510                         return 0;
1511
1512                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
1513                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
1514                  * tracked with precision
1515                  */
1516                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1517                 if (spi >= 64) {
1518                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1519                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1520                         return -EFAULT;
1521                 }
1522                 *stack_mask |= 1ull << spi;
1523         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
1524                 if (*reg_mask & dreg)
1525                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
1526                          * to access memory. It means backtracking
1527                          * encountered a case of pointer subtraction.
1528                          */
1529                         return -ENOTSUPP;
1530                 /* scalars can only be spilled into stack */
1531                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
1532                         return 0;
1533                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1534                         return 0;
1535                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1536                 if (spi >= 64) {
1537                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1538                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1539                         return -EFAULT;
1540                 }
1541                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
1542                         return 0;
1543                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
1544                 if (class == BPF_STX)
1545                         *reg_mask |= sreg;
1546         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
1547                 if (opcode == BPF_CALL) {
1548                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1549                                 return -ENOTSUPP;
1550                         /* regular helper call sets R0 */
1551                         *reg_mask &= ~1;
1552                         if (*reg_mask & 0x3f) {
1553                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
1554                                  * they should have been found already.
1555                                  */
1556                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
1557                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1558                                 return -EFAULT;
1559                         }
1560                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
1561                         return -ENOTSUPP;
1562                 }
1563         } else if (class == BPF_LD) {
1564                 if (!(*reg_mask & dreg))
1565                         return 0;
1566                 *reg_mask &= ~dreg;
1567                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
1568                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
1569                  * into parent is necessary
1570                  */
1571                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
1572                         /* to be analyzed */
1573                         return -ENOTSUPP;
1574         }
1575         return 0;
1576 }
1577
1578 /* the scalar precision tracking algorithm:
1579  * . at the start all registers have precise=false.
1580  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
1581  * . once precise value of the scalar register is used in:
1582  *   .  ptr + scalar alu
1583  *   . if (scalar cond K|scalar)
1584  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
1585  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
1586  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
1587  *   should be precise.
1588  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
1589  *   are equivalent if both are not precise.
1590  *
1591  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
1592  * since many different registers and stack slots could have been
1593  * used to compute single precise scalar.
1594  *
1595  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
1596  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
1597  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
1598  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
1599  *
1600  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
1601  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
1602  * All other branches will be explored for needing precision later.
1603  *
1604  * The backtracking needs to deal with cases like:
1605  *   R8=map_value(id=0,off=0,ks=4,vs=1952,imm=0) R9_w=map_value(id=0,off=40,ks=4,vs=1952,imm=0)
1606  * r9 -= r8
1607  * r5 = r9
1608  * if r5 > 0x79f goto pc+7
1609  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
1610  * r5 += 1
1611  * ...
1612  * call bpf_perf_event_output#25
1613  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
1614  *
1615  * and this case:
1616  * r6 = 1
1617  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
1618  * r0 += r6
1619  * if r0 == 0 goto
1620  *
1621  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
1622  *
1623  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
1624  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
1625  * may incorrectly prune callers. This is similar to
1626  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
1627  *
1628  * For now backtracking falls back into conservative marking.
1629  */
1630 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
1631                                      struct bpf_verifier_state *st)
1632 {
1633         struct bpf_func_state *func;
1634         struct bpf_reg_state *reg;
1635         int i, j;
1636
1637         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
1638          * pop_stack may still get !precise scalars.
1639          */
1640         for (; st; st = st->parent)
1641                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
1642                         func = st->frame[i];
1643                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
1644                                 reg = &func->regs[j];
1645                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1646                                         continue;
1647                                 reg->precise = true;
1648                         }
1649                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
1650                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1651                                         continue;
1652                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
1653                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1654                                         continue;
1655                                 reg->precise = true;
1656                         }
1657                 }
1658 }
1659
1660 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1661                                   int spi)
1662 {
1663         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
1664         int first_idx = st->first_insn_idx;
1665         int last_idx = env->insn_idx;
1666         struct bpf_func_state *func;
1667         struct bpf_reg_state *reg;
1668         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
1669         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
1670         bool skip_first = true;
1671         bool new_marks = false;
1672         int i, err;
1673
1674         if (!env->allow_ptr_leaks)
1675                 /* backtracking is root only for now */
1676                 return 0;
1677
1678         func = st->frame[st->curframe];
1679         if (regno >= 0) {
1680                 reg = &func->regs[regno];
1681                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1682                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
1683                         return -EFAULT;
1684                 }
1685                 if (!reg->precise)
1686                         new_marks = true;
1687                 else
1688                         reg_mask = 0;
1689                 reg->precise = true;
1690         }
1691
1692         while (spi >= 0) {
1693                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1694                         stack_mask = 0;
1695                         break;
1696                 }
1697                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
1698                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1699                         stack_mask = 0;
1700                         break;
1701                 }
1702                 if (!reg->precise)
1703                         new_marks = true;
1704                 else
1705                         stack_mask = 0;
1706                 reg->precise = true;
1707                 break;
1708         }
1709
1710         if (!new_marks)
1711                 return 0;
1712         if (!reg_mask && !stack_mask)
1713                 return 0;
1714         for (;;) {
1715                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
1716                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
1717
1718                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
1719                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
1720                 for (i = last_idx;;) {
1721                         if (skip_first) {
1722                                 err = 0;
1723                                 skip_first = false;
1724                         } else {
1725                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
1726                         }
1727                         if (err == -ENOTSUPP) {
1728                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1729                                 return 0;
1730                         } else if (err) {
1731                                 return err;
1732                         }
1733                         if (!reg_mask && !stack_mask)
1734                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
1735                                  * Since this state is already marked, just return.
1736                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
1737                                  */
1738                                 return 0;
1739                         if (i == first_idx)
1740                                 break;
1741                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
1742                         if (i >= env->prog->len) {
1743                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
1744                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
1745                                  * to backtrack.
1746                                  * It means the backtracking missed the spot where
1747                                  * particular register was initialized with a constant.
1748                                  */
1749                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
1750                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1751                                 return -EFAULT;
1752                         }
1753                 }
1754                 st = st->parent;
1755                 if (!st)
1756                         break;
1757
1758                 new_marks = false;
1759                 func = st->frame[st->curframe];
1760                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
1761                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
1762                         reg = &func->regs[i];
1763                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1764                                 reg_mask &= ~(1u << i);
1765                                 continue;
1766                         }
1767                         if (!reg->precise)
1768                                 new_marks = true;
1769                         reg->precise = true;
1770                 }
1771
1772                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
1773                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
1774                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
1775                                 /* the sequence of instructions:
1776                                  * 2: (bf) r3 = r10
1777                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
1778                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
1779                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
1780                                  * as a single block.
1781                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
1782                                  * stack access, so at the end of backtracking
1783                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
1784                                  * However the parent state may not have accessed
1785                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
1786                                  * In such case fallback to conservative.
1787                                  */
1788                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1789                                 return 0;
1790                         }
1791
1792                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1793                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1794                                 continue;
1795                         }
1796                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
1797                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1798                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1799                                 continue;
1800                         }
1801                         if (!reg->precise)
1802                                 new_marks = true;
1803                         reg->precise = true;
1804                 }
1805                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1806                         print_verifier_state(env, func);
1807                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
1808                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
1809                                 reg_mask, stack_mask);
1810                 }
1811
1812                 if (!reg_mask && !stack_mask)
1813                         break;
1814                 if (!new_marks)
1815                         break;
1816
1817                 last_idx = st->last_insn_idx;
1818                 first_idx = st->first_insn_idx;
1819         }
1820         return 0;
1821 }
1822
1823 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1824 {
1825         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
1826 }
1827
1828 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
1829 {
1830         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
1831 }
1832
1833 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1834 {
1835         switch (type) {
1836         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1837         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1838         case PTR_TO_STACK:
1839         case PTR_TO_CTX:
1840         case PTR_TO_PACKET:
1841         case PTR_TO_PACKET_META:
1842         case PTR_TO_PACKET_END:
1843         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1844         case CONST_PTR_TO_MAP:
1845         case PTR_TO_SOCKET:
1846         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1847         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1848         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1849         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1850         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1851         case PTR_TO_XDP_SOCK:
1852                 return true;
1853         default:
1854                 return false;
1855         }
1856 }
1857
1858 /* Does this register contain a constant zero? */
1859 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1860 {
1861         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1862 }
1863
1864 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
1865 {
1866         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
1867 }
1868
1869 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
1870                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
1871 {
1872         int i;
1873
1874         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
1875         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1876
1877         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1878                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1879 }
1880
1881 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1882  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1883  */
1884 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1885                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1886                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1887 {
1888         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1889         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1890         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
1891         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
1892
1893         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1894                                  state->acquired_refs, true);
1895         if (err)
1896                 return err;
1897         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1898          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1899          */
1900         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1901             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1902             size != BPF_REG_SIZE) {
1903                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1904                 return -EACCES;
1905         }
1906
1907         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1908         if (value_regno >= 0)
1909                 reg = &cur->regs[value_regno];
1910
1911         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_const(reg) &&
1912             !register_is_null(reg) && env->allow_ptr_leaks) {
1913                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
1914                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
1915                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
1916                          * scalar via different register has to be conervative.
1917                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
1918                          * that contributed into 'reg' being a constant.
1919                          */
1920                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1921                         if (err)
1922                                 return err;
1923                 }
1924                 save_register_state(state, spi, reg);
1925         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
1926                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1927                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1928                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
1929                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1930                         return -EACCES;
1931                 }
1932
1933                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
1934                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1935                         return -EINVAL;
1936                 }
1937
1938                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1939                         bool sanitize = false;
1940
1941                         if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1942                             register_is_const(&state->stack[spi].spilled_ptr))
1943                                 sanitize = true;
1944                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1945                                 if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC) {
1946                                         sanitize = true;
1947                                         break;
1948                                 }
1949                         if (sanitize) {
1950                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
1951                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
1952
1953                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
1954                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
1955                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
1956                                  * (speculative store bypass)
1957                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
1958                                  * store of zero.
1959                                  */
1960                                 if (*poff && *poff != soff) {
1961                                         /* disallow programs where single insn stores
1962                                          * into two different stack slots, since verifier
1963                                          * cannot sanitize them
1964                                          */
1965                                         verbose(env,
1966                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
1967                                                 insn_idx, *poff, soff);
1968                                         return -EINVAL;
1969                                 }
1970                                 *poff = soff;
1971                         }
1972                 }
1973                 save_register_state(state, spi, reg);
1974         } else {
1975                 u8 type = STACK_MISC;
1976
1977                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
1978                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
1979                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
1980                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
1981                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1982                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
1983
1984                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
1985                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
1986                  * when stack slots are partially written.
1987                  * This heuristic means that read propagation will be
1988                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
1989                  * to stack slots all the way to first state when programs
1990                  * writes+reads less than 8 bytes
1991                  */
1992                 if (size == BPF_REG_SIZE)
1993                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1994
1995                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
1996                 if (reg && register_is_null(reg)) {
1997                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
1998                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1999                         if (err)
2000                                 return err;
2001                         type = STACK_ZERO;
2002                 }
2003
2004                 /* Mark slots affected by this stack write. */
2005                 for (i = 0; i < size; i++)
2006                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2007                                 type;
2008         }
2009         return 0;
2010 }
2011
2012 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2013                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
2014                             int off, int size, int value_regno)
2015 {
2016         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2017         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2018         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2019         struct bpf_reg_state *reg;
2020         u8 *stype;
2021
2022         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
2023                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
2024                         off, size);
2025                 return -EACCES;
2026         }
2027         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2028         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2029
2030         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2031                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2032                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2033                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2034                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2035                                 return -EACCES;
2036                         }
2037                         if (value_regno >= 0) {
2038                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2039                                 state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2040                         }
2041                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2042                         return 0;
2043                 }
2044                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2045                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2046                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2047                                 return -EACCES;
2048                         }
2049                 }
2050
2051                 if (value_regno >= 0) {
2052                         /* restore register state from stack */
2053                         state->regs[value_regno] = *reg;
2054                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2055                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2056                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2057                          */
2058                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2059                 }
2060                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2061         } else {
2062                 int zeros = 0;
2063
2064                 for (i = 0; i < size; i++) {
2065                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
2066                                 continue;
2067                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
2068                                 zeros++;
2069                                 continue;
2070                         }
2071                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2072                                 off, i, size);
2073                         return -EACCES;
2074                 }
2075                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2076                 if (value_regno >= 0) {
2077                         if (zeros == size) {
2078                                 /* any size read into register is zero extended,
2079                                  * so the whole register == const_zero
2080                                  */
2081                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
2082                                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2083                                  * so mark it precise here, so that later
2084                                  * backtracking can stop here.
2085                                  * Backtracking may not need this if this register
2086                                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2087                                  * Forward propagation of precise flag is not
2088                                  * necessary either. This mark is only to stop
2089                                  * backtracking. Any register that contributed
2090                                  * to const 0 was marked precise before spill.
2091                                  */
2092                                 state->regs[value_regno].precise = true;
2093                         } else {
2094                                 /* have read misc data from the stack */
2095                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2096                         }
2097                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2098                 }
2099         }
2100         return 0;
2101 }
2102
2103 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
2104                               const struct bpf_reg_state *reg,
2105                               int off, int size)
2106 {
2107         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
2108          * can determine what type of data were returned. See
2109          * check_stack_read().
2110          */
2111         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2112                 char tn_buf[48];
2113
2114                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2115                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d\n",
2116                         tn_buf, off, size);
2117                 return -EACCES;
2118         }
2119
2120         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
2121                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
2122                 return -EACCES;
2123         }
2124
2125         return 0;
2126 }
2127
2128 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2129                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
2130 {
2131         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2132         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2133         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
2134
2135         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
2136                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2137                         map->value_size, off, size);
2138                 return -EACCES;
2139         }
2140
2141         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
2142                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2143                         map->value_size, off, size);
2144                 return -EACCES;
2145         }
2146
2147         return 0;
2148 }
2149
2150 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
2151 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2152                               int size, bool zero_size_allowed)
2153 {
2154         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2155         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2156
2157         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2158             off + size > map->value_size) {
2159                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2160                         map->value_size, off, size);
2161                 return -EACCES;
2162         }
2163         return 0;
2164 }
2165
2166 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
2167 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2168                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
2169 {
2170         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2171         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2172         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
2173         int err;
2174
2175         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
2176          * need to try adding each of min_value and max_value to off
2177          * to make sure our theoretical access will be safe.
2178          */
2179         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2180                 print_verifier_state(env, state);
2181
2182         /* The minimum value is only important with signed
2183          * comparisons where we can't assume the floor of a
2184          * value is 0.  If we are using signed variables for our
2185          * index'es we need to make sure that whatever we use
2186          * will have a set floor within our range.
2187          */
2188         if (reg->smin_value < 0 &&
2189             (reg->smin_value == S64_MIN ||
2190              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
2191               reg->smin_value + off < 0)) {
2192                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2193                         regno);
2194                 return -EACCES;
2195         }
2196         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
2197                                  zero_size_allowed);
2198         if (err) {
2199                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
2200                         regno);
2201                 return err;
2202         }
2203
2204         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
2205          * sure we won't do bad things.
2206          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
2207          */
2208         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
2209                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
2210                         regno);
2211                 return -EACCES;
2212         }
2213         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
2214                                  zero_size_allowed);
2215         if (err)
2216                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
2217                         regno);
2218
2219         if (map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr)) {
2220                 u32 lock = reg->map_ptr->spin_lock_off;
2221
2222                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
2223                  * load/store reject this program.
2224                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
2225                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
2226                  */
2227                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
2228                      lock < reg->umax_value + off + size) {
2229                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
2230                         return -EACCES;
2231                 }
2232         }
2233         return err;
2234 }
2235
2236 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
2237
2238 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
2239                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
2240                                        enum bpf_access_type t)
2241 {
2242         switch (env->prog->type) {
2243         /* Program types only with direct read access go here! */
2244         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
2245         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
2246         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
2247         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
2248         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
2249         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
2250                 if (t == BPF_WRITE)
2251                         return false;
2252                 /* fallthrough */
2253
2254         /* Program types with direct read + write access go here! */
2255         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2256         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2257         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
2258         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
2259         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
2260         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
2261                 if (meta)
2262                         return meta->pkt_access;
2263
2264                 env->seen_direct_write = true;
2265                 return true;
2266
2267         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
2268                 if (t == BPF_WRITE)
2269                         env->seen_direct_write = true;
2270
2271                 return true;
2272
2273         default:
2274                 return false;
2275         }
2276 }
2277
2278 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2279                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
2280 {
2281         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2282         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2283
2284         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2285             (u64)off + size > reg->range) {
2286                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
2287                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
2288                 return -EACCES;
2289         }
2290         return 0;
2291 }
2292
2293 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2294                                int size, bool zero_size_allowed)
2295 {
2296         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2297         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2298         int err;
2299
2300         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
2301          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
2302          * offset.
2303          */
2304
2305         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
2306          * detail to prove they're safe.
2307          */
2308         if (reg->smin_value < 0) {
2309                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2310                         regno);
2311                 return -EACCES;
2312         }
2313         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
2314         if (err) {
2315                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
2316                 return err;
2317         }
2318
2319         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
2320          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
2321          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
2322          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
2323          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
2324          */
2325         env->prog->aux->max_pkt_offset =
2326                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
2327                       off + reg->umax_value + size - 1);
2328
2329         return err;
2330 }
2331
2332 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
2333 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
2334                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
2335 {
2336         struct bpf_insn_access_aux info = {
2337                 .reg_type = *reg_type,
2338         };
2339
2340         if (env->ops->is_valid_access &&
2341             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
2342                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
2343                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
2344                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
2345                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
2346                  * will only allow for whole field access and rejects any other
2347                  * type of narrower access.
2348                  */
2349                 *reg_type = info.reg_type;
2350
2351                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
2352                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
2353                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
2354                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
2355                 return 0;
2356         }
2357
2358         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
2359         return -EACCES;
2360 }
2361
2362 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
2363                                   int size)
2364 {
2365         if (size < 0 || off < 0 ||
2366             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
2367                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
2368                         off, size);
2369                 return -EACCES;
2370         }
2371         return 0;
2372 }
2373
2374 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
2375                              u32 regno, int off, int size,
2376                              enum bpf_access_type t)
2377 {
2378         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2379         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2380         struct bpf_insn_access_aux info = {};
2381         bool valid;
2382
2383         if (reg->smin_value < 0) {
2384                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2385                         regno);
2386                 return -EACCES;
2387         }
2388
2389         switch (reg->type) {
2390         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2391                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
2392                 break;
2393         case PTR_TO_SOCKET:
2394                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2395                 break;
2396         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2397                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2398                 break;
2399         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2400                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2401                 break;
2402         default:
2403                 valid = false;
2404         }
2405
2406
2407         if (valid) {
2408                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
2409                         info.ctx_field_size;
2410                 return 0;
2411         }
2412
2413         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
2414                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
2415
2416         return -EACCES;
2417 }
2418
2419 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2420                                const struct bpf_reg_state *reg)
2421 {
2422         if (allow_ptr_leaks)
2423                 return false;
2424
2425         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2426 }
2427
2428 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2429 {
2430         return cur_regs(env) + regno;
2431 }
2432
2433 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2434 {
2435         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
2436 }
2437
2438 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2439 {
2440         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2441
2442         return reg->type == PTR_TO_CTX;
2443 }
2444
2445 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2446 {
2447         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2448
2449         return type_is_sk_pointer(reg->type);
2450 }
2451
2452 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2453 {
2454         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2455
2456         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
2457 }
2458
2459 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2460 {
2461         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2462
2463         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
2464         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
2465 }
2466
2467 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2468                                    const struct bpf_reg_state *reg,
2469                                    int off, int size, bool strict)
2470 {
2471         struct tnum reg_off;
2472         int ip_align;
2473
2474         /* Byte size accesses are always allowed. */
2475         if (!strict || size == 1)
2476                 return 0;
2477
2478         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
2479          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
2480          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
2481          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
2482          * to this code only in strict mode where we want to emulate
2483          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
2484          * unconditional IP align value of '2'.
2485          */
2486         ip_align = 2;
2487
2488         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
2489         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2490                 char tn_buf[48];
2491
2492                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2493                 verbose(env,
2494                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
2495                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
2496                 return -EACCES;
2497         }
2498
2499         return 0;
2500 }
2501
2502 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2503                                        const struct bpf_reg_state *reg,
2504                                        const char *pointer_desc,
2505                                        int off, int size, bool strict)
2506 {
2507         struct tnum reg_off;
2508
2509         /* Byte size accesses are always allowed. */
2510         if (!strict || size == 1)
2511                 return 0;
2512
2513         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
2514         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2515                 char tn_buf[48];
2516
2517                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2518                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
2519                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
2520                 return -EACCES;
2521         }
2522
2523         return 0;
2524 }
2525
2526 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2527                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
2528                                int size, bool strict_alignment_once)
2529 {
2530         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
2531         const char *pointer_desc = "";
2532
2533         switch (reg->type) {
2534         case PTR_TO_PACKET:
2535         case PTR_TO_PACKET_META:
2536                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
2537                  * right in front, treat it the very same way.
2538                  */
2539                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
2540         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2541                 pointer_desc = "flow keys ";
2542                 break;
2543         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2544                 pointer_desc = "value ";
2545                 break;
2546         case PTR_TO_CTX:
2547                 pointer_desc = "context ";
2548                 break;
2549         case PTR_TO_STACK:
2550                 pointer_desc = "stack ";
2551                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
2552                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
2553                  * aligned.
2554                  */
2555                 strict = true;
2556                 break;
2557         case PTR_TO_SOCKET:
2558                 pointer_desc = "sock ";
2559                 break;
2560         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2561                 pointer_desc = "sock_common ";
2562                 break;
2563         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2564                 pointer_desc = "tcp_sock ";
2565                 break;
2566         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2567                 pointer_desc = "xdp_sock ";
2568                 break;
2569         default:
2570                 break;
2571         }
2572         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
2573                                            strict);
2574 }
2575
2576 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2577                               const struct bpf_func_state *func,
2578                               int off)
2579 {
2580         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
2581
2582         if (stack >= -off)
2583                 return 0;
2584
2585         /* update known max for given subprogram */
2586         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
2587         return 0;
2588 }
2589
2590 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
2591  * and recursively walk all callees that given function can call.
2592  * Ignore jump and exit insns.
2593  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
2594  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
2595  */
2596 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
2597 {
2598         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
2599         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
2600         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2601         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
2602         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
2603
2604 process_func:
2605         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
2606          * of interpreter stack size
2607          */
2608         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2609         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
2610                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
2611                         frame + 1, depth);
2612                 return -EACCES;
2613         }
2614 continue_func:
2615         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
2616         for (; i < subprog_end; i++) {
2617                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
2618                         continue;
2619                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
2620                         continue;
2621                 /* remember insn and function to return to */
2622                 ret_insn[frame] = i + 1;
2623                 ret_prog[frame] = idx;
2624
2625                 /* find the callee */
2626                 i = i + insn[i].imm + 1;
2627                 idx = find_subprog(env, i);
2628                 if (idx < 0) {
2629                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2630                                   i);
2631                         return -EFAULT;
2632                 }
2633                 frame++;
2634                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
2635                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
2636                                 frame);
2637                         return -E2BIG;
2638                 }
2639                 goto process_func;
2640         }
2641         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
2642          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
2643          */
2644         if (frame == 0)
2645                 return 0;
2646         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2647         frame--;
2648         i = ret_insn[frame];
2649         idx = ret_prog[frame];
2650         goto continue_func;
2651 }
2652
2653 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
2654 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2655                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
2656 {
2657         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
2658
2659         subprog = find_subprog(env, start);
2660         if (subprog < 0) {
2661                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2662                           start);
2663                 return -EFAULT;
2664         }
2665         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
2666 }
2667 #endif
2668
2669 static int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
2670                          const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
2671 {
2672         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
2673          * its original, unmodified form.
2674          */
2675
2676         if (reg->off) {
2677                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
2678                         regno, reg->off);
2679                 return -EACCES;
2680         }
2681
2682         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2683                 char tn_buf[48];
2684
2685                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2686                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
2687                 return -EACCES;
2688         }
2689
2690         return 0;
2691 }
2692
2693 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
2694                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2695                                   int regno, int off, int size)
2696 {
2697         if (off < 0) {
2698                 verbose(env,
2699                         "R%d invalid tracepoint buffer access: off=%d, size=%d",
2700                         regno, off, size);
2701                 return -EACCES;
2702         }
2703         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2704                 char tn_buf[48];
2705
2706                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2707                 verbose(env,
2708                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s",
2709                         regno, off, tn_buf);
2710                 return -EACCES;
2711         }
2712         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
2713                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
2714
2715         return 0;
2716 }
2717
2718
2719 /* truncate register to smaller size (in bytes)
2720  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
2721  */
2722 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
2723 {
2724         u64 mask;
2725
2726         /* clear high bits in bit representation */
2727         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
2728
2729         /* fix arithmetic bounds */
2730         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
2731         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
2732                 reg->umin_value &= mask;
2733                 reg->umax_value &= mask;
2734         } else {
2735                 reg->umin_value = 0;
2736                 reg->umax_value = mask;
2737         }
2738         reg->smin_value = reg->umin_value;
2739         reg->smax_value = reg->umax_value;
2740 }
2741
2742 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
2743  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
2744  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
2745  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
2746  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
2747  */
2748 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
2749                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
2750                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
2751 {
2752         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2753         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
2754         struct bpf_func_state *state;
2755         int size, err = 0;
2756
2757         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
2758         if (size < 0)
2759                 return size;
2760
2761         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
2762         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
2763         if (err)
2764                 return err;
2765
2766         /* for access checks, reg->off is just part of off */
2767         off += reg->off;
2768
2769         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
2770                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2771                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2772                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
2773                         return -EACCES;
2774                 }
2775                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
2776                 if (err)
2777                         return err;
2778                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
2779                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2780                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2781
2782         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
2783                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
2784
2785                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2786                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2787                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
2788                         return -EACCES;
2789                 }
2790
2791                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2792                 if (err < 0)
2793                         return err;
2794
2795                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
2796                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2797                         /* ctx access returns either a scalar, or a
2798                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
2799                          * case, we know the offset is zero.
2800                          */
2801                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
2802                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2803                         } else {
2804                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
2805                                                     value_regno);
2806                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
2807                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
2808                                 /* A load of ctx field could have different
2809                                  * actual load size with the one encoded in the
2810                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
2811                                  * a sub-register.
2812                                  */
2813                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2814                         }
2815                         regs[value_regno].type = reg_type;
2816                 }
2817
2818         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
2819                 off += reg->var_off.value;
2820                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
2821                 if (err)
2822                         return err;
2823
2824                 state = func(env, reg);
2825                 err = update_stack_depth(env, state, off);
2826                 if (err)
2827                         return err;
2828
2829                 if (t == BPF_WRITE)
2830                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
2831                                                 value_regno, insn_idx);
2832                 else
2833                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
2834                                                value_regno);
2835         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
2836                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
2837                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
2838                         return -EACCES;
2839                 }
2840                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2841                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2842                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
2843                                 value_regno);
2844                         return -EACCES;
2845                 }
2846                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
2847                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2848                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2849         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
2850                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2851                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2852                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
2853                                 value_regno);
2854                         return -EACCES;
2855                 }
2856
2857                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
2858                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2859                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2860         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
2861                 if (t == BPF_WRITE) {
2862                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
2863                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
2864                         return -EACCES;
2865                 }
2866                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
2867                 if (!err && value_regno >= 0)
2868                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2869         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
2870                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
2871                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
2872                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2873         } else {
2874                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
2875                         reg_type_str[reg->type]);
2876                 return -EACCES;
2877         }
2878
2879         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
2880             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
2881                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
2882                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
2883         }
2884         return err;
2885 }
2886
2887 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
2888 {
2889         int err;
2890
2891         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
2892             insn->imm != 0) {
2893                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
2894                 return -EINVAL;
2895         }
2896
2897         /* check src1 operand */
2898         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2899         if (err)
2900                 return err;
2901
2902         /* check src2 operand */
2903         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2904         if (err)
2905                 return err;
2906
2907         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2908                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
2909                 return -EACCES;
2910         }
2911
2912         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
2913             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
2914             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
2915             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
2916                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
2917                         insn->dst_reg,
2918                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
2919                 return -EACCES;
2920         }
2921
2922         /* check whether atomic_add can read the memory */
2923         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2924                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
2925         if (err)
2926                 return err;
2927
2928         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
2929         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
2930                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
2931 }
2932
2933 static int __check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2934                                   int off, int access_size,
2935                                   bool zero_size_allowed)
2936 {
2937         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2938
2939         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
2940             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
2941                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2942                         verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
2943                                 regno, off, access_size);
2944                 } else {
2945                         char tn_buf[48];
2946
2947                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2948                         verbose(env, "invalid stack type R%d var_off=%s access_size=%d\n",
2949                                 regno, tn_buf, access_size);
2950                 }
2951                 return -EACCES;
2952         }
2953         return 0;
2954 }
2955
2956 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
2957  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
2958  * and all elements of stack are initialized.
2959  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
2960  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
2961  */
2962 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2963                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
2964                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
2965 {
2966         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2967         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
2968         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
2969
2970         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
2971                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
2972                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
2973                     register_is_null(reg))
2974                         return 0;
2975
2976                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
2977                         reg_type_str[reg->type],
2978                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
2979                 return -EACCES;
2980         }
2981
2982         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
2983                 min_off = max_off = reg->var_off.value + reg->off;
2984                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
2985                                              zero_size_allowed);
2986                 if (err)
2987                         return err;
2988         } else {
2989                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
2990                  * simplicity since it requires corresponding support in
2991                  * Spectre masking for stack ALU.
2992                  * See also retrieve_ptr_limit().
2993                  */
2994                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2995                         char tn_buf[48];
2996
2997                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2998                         verbose(env, "R%d indirect variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
2999                                 regno, tn_buf);
3000                         return -EACCES;
3001                 }
3002                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
3003                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
3004                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
3005                  * helper return since specific bounds are unknown what may
3006                  * cause uninitialized stack leaking.
3007                  */
3008                 if (meta && meta->raw_mode)
3009                         meta = NULL;
3010
3011                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
3012                     reg->smax_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3013                         verbose(env, "R%d unbounded indirect variable offset stack access\n",
3014                                 regno);
3015                         return -EACCES;
3016                 }
3017                 min_off = reg->smin_value + reg->off;
3018                 max_off = reg->smax_value + reg->off;
3019                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3020                                              zero_size_allowed);
3021                 if (err) {
3022                         verbose(env, "R%d min value is outside of stack bound\n",
3023                                 regno);
3024                         return err;
3025                 }
3026                 err = __check_stack_boundary(env, regno, max_off, access_size,
3027                                              zero_size_allowed);
3028                 if (err) {
3029                         verbose(env, "R%d max value is outside of stack bound\n",
3030                                 regno);
3031                         return err;
3032                 }
3033         }
3034
3035         if (meta && meta->raw_mode) {
3036                 meta->access_size = access_size;
3037                 meta->regno = regno;
3038                 return 0;
3039         }
3040
3041         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
3042                 u8 *stype;
3043
3044                 slot = -i - 1;
3045                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
3046                 if (state->allocated_stack <= slot)
3047                         goto err;
3048                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
3049                 if (*stype == STACK_MISC)
3050                         goto mark;
3051                 if (*stype == STACK_ZERO) {
3052                         /* helper can write anything into the stack */
3053                         *stype = STACK_MISC;
3054                         goto mark;
3055                 }
3056                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
3057                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE) {
3058                         __mark_reg_unknown(&state->stack[spi].spilled_ptr);
3059                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
3060                                 state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
3061                         goto mark;
3062                 }
3063
3064 err:
3065                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3066                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
3067                                 min_off, i - min_off, access_size);
3068                 } else {
3069                         char tn_buf[48];
3070
3071                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3072                         verbose(env, "invalid indirect read from stack var_off %s+%d size %d\n",
3073                                 tn_buf, i - min_off, access_size);
3074                 }
3075                 return -EACCES;
3076 mark:
3077                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
3078                  * the whole slot to be marked as 'read'
3079                  */
3080                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
3081                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
3082                               REG_LIVE_READ64);
3083         }
3084         return update_stack_depth(env, state, min_off);
3085 }
3086
3087 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3088                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
3089                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3090 {
3091         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3092
3093         switch (reg->type) {
3094         case PTR_TO_PACKET:
3095         case PTR_TO_PACKET_META:
3096                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
3097                                            zero_size_allowed);
3098         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3099                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
3100                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
3101                                           BPF_READ))
3102                         return -EACCES;
3103                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
3104                                         zero_size_allowed);
3105         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
3106                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
3107                                             zero_size_allowed, meta);
3108         }
3109 }
3110
3111 /* Implementation details:
3112  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
3113  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
3114  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
3115  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
3116  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
3117  * address of the map element.
3118  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
3119  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
3120  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
3121  * point to different bpf_spin_locks.
3122  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
3123  * dead-locks.
3124  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
3125  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
3126  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
3127  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
3128  * and clears it after bpf_spin_unlock.
3129  */
3130 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3131                              bool is_lock)
3132 {
3133         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3134         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3135         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
3136         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3137         u64 val = reg->var_off.value;
3138
3139         if (reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE) {
3140                 verbose(env, "R%d is not a pointer to map_value\n", regno);
3141                 return -EINVAL;
3142         }
3143         if (!is_const) {
3144                 verbose(env,
3145                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
3146                         regno);
3147                 return -EINVAL;
3148         }
3149         if (!map->btf) {
3150                 verbose(env,
3151                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
3152                         map->name);
3153                 return -EINVAL;
3154         }
3155         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
3156                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
3157                         verbose(env,
3158                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
3159                                 map->name);
3160                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
3161                         verbose(env,
3162                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
3163                                 map->name);
3164                 else
3165                         verbose(env,
3166                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
3167                                 map->name);
3168                 return -EINVAL;
3169         }
3170         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
3171                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
3172                         val + reg->off);
3173                 return -EINVAL;
3174         }
3175         if (is_lock) {
3176                 if (cur->active_spin_lock) {
3177                         verbose(env,
3178                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
3179                         return -EINVAL;
3180                 }
3181                 cur->active_spin_lock = reg->id;
3182         } else {
3183                 if (!cur->active_spin_lock) {
3184                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
3185                         return -EINVAL;
3186                 }
3187                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
3188                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
3189                         return -EINVAL;
3190                 }
3191                 cur->active_spin_lock = 0;
3192         }
3193         return 0;
3194 }
3195
3196 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
3197 {
3198         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
3199                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
3200                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3201 }
3202
3203 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
3204 {
3205         return type == ARG_CONST_SIZE ||
3206                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
3207 }
3208
3209 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
3210 {
3211         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
3212                type == ARG_PTR_TO_LONG;
3213 }
3214
3215 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
3216 {
3217         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
3218                 return sizeof(u32);
3219         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
3220                 return sizeof(u64);
3221
3222         return -EINVAL;
3223 }
3224
3225 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3226                           enum bpf_arg_type arg_type,
3227                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
3228 {
3229         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3230         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
3231         int err = 0;
3232
3233         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
3234                 return 0;
3235
3236         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
3237         if (err)
3238                 return err;
3239
3240         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
3241                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
3242                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
3243                                 regno);
3244                         return -EACCES;
3245                 }
3246                 return 0;
3247         }
3248
3249         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
3250             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
3251                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
3252                 return -EACCES;
3253         }
3254
3255         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
3256             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3257             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
3258             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3259                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3260                 if (register_is_null(reg) &&
3261                     arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3262                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3263                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3264                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3265                          type != expected_type)
3266                         goto err_type;
3267         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
3268                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
3269                 expected_type = SCALAR_VALUE;
3270                 if (type != expected_type)
3271                         goto err_type;
3272         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3273                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
3274                 if (type != expected_type)
3275                         goto err_type;
3276         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
3277                 expected_type = PTR_TO_CTX;
3278                 if (type != expected_type)
3279                         goto err_type;
3280                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
3281                 if (err < 0)
3282                         return err;
3283         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON) {
3284                 expected_type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
3285                 /* Any sk pointer can be ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON */
3286                 if (!type_is_sk_pointer(type))
3287                         goto err_type;
3288                 if (reg->ref_obj_id) {
3289                         if (meta->ref_obj_id) {
3290                                 verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
3291                                         regno, reg->ref_obj_id,
3292                                         meta->ref_obj_id);
3293                                 return -EFAULT;
3294                         }
3295                         meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
3296                 }
3297         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
3298                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
3299                 if (type != expected_type)
3300                         goto err_type;
3301         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
3302                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
3303                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
3304                                 return -EACCES;
3305                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
3306                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
3307                                 return -EACCES;
3308                 } else {
3309                         verbose(env, "verifier internal error\n");
3310                         return -EFAULT;
3311                 }
3312         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
3313                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3314                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
3315                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
3316                  * happens during stack boundary checking.
3317                  */
3318                 if (register_is_null(reg) &&
3319                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
3320                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3321                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3322                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3323                          type != expected_type)
3324                         goto err_type;
3325                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3326         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3327                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3328                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3329                     type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3330                     type != expected_type)
3331                         goto err_type;
3332         } else {
3333                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
3334                 return -EFAULT;
3335         }
3336
3337         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3338                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
3339                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
3340         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
3341                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
3342                  * check that [key, key + map->key_size) are within
3343                  * stack limits and initialized
3344                  */
3345                 if (!meta->map_ptr) {
3346                         /* in function declaration map_ptr must come before
3347                          * map_key, so that it's verified and known before
3348                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
3349                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
3350                          */
3351                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
3352                         return -EACCES;
3353                 }
3354                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3355                                               meta->map_ptr->key_size, false,
3356                                               NULL);
3357         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3358                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
3359                     !register_is_null(reg)) ||
3360                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
3361                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
3362                  * check [value, value + map->value_size) validity
3363                  */
3364                 if (!meta->map_ptr) {
3365                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
3366                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
3367                         return -EACCES;
3368                 }
3369                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
3370                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3371                                               meta->map_ptr->value_size, false,
3372                                               meta);
3373         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
3374                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
3375
3376                 /* remember the mem_size which may be used later
3377                  * to refine return values.
3378                  */
3379                 meta->msize_smax_value = reg->smax_value;
3380                 meta->msize_umax_value = reg->umax_value;
3381
3382                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
3383                  * happens using its boundaries.
3384                  */
3385                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
3386                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
3387                          * mode so that the program is required to
3388                          * initialize all the memory that the helper could
3389                          * just partially fill up.
3390                          */
3391                         meta = NULL;
3392
3393                 if (reg->smin_value < 0) {
3394                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
3395                                 regno);
3396                         return -EACCES;
3397                 }
3398
3399                 if (reg->umin_value == 0) {
3400                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
3401                                                       zero_size_allowed,
3402                                                       meta);
3403                         if (err)
3404                                 return err;
3405                 }
3406
3407                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
3408                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
3409                                 regno);
3410                         return -EACCES;
3411                 }
3412                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
3413                                               reg->umax_value,
3414                                               zero_size_allowed, meta);
3415                 if (!err)
3416                         err = mark_chain_precision(env, regno);
3417         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3418                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
3419
3420                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
3421                 if (err)
3422                         return err;
3423                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
3424         }
3425
3426         return err;
3427 err_type:
3428         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3429                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
3430         return -EACCES;
3431 }
3432
3433 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
3434                                         struct bpf_map *map, int func_id)
3435 {
3436         if (!map)
3437                 return 0;
3438
3439         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
3440         switch (map->map_type) {
3441         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
3442                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
3443                         goto error;
3444                 break;
3445         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
3446                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
3447                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
3448                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
3449                         goto error;
3450                 break;
3451         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
3452                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
3453                         goto error;
3454                 break;
3455         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
3456                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
3457                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
3458                         goto error;
3459                 break;
3460         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
3461         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
3462                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
3463                         goto error;
3464                 break;
3465         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
3466                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3467                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3468                         goto error;
3469                 break;
3470         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
3471          * appear.
3472          */
3473         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
3474                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
3475                         goto error;
3476                 break;
3477         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
3478                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3479                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3480                         goto error;
3481                 break;
3482         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
3483         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
3484                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3485                         goto error;
3486                 break;
3487         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
3488                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
3489                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
3490                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3491                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map)
3492                         goto error;
3493                 break;
3494         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
3495                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
3496                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
3497                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3498                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash)
3499                         goto error;
3500                 break;
3501         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
3502                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3503                         goto error;
3504                 break;
3505         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
3506         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
3507                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
3508                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3509                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
3510                         goto error;
3511                 break;
3512         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
3513                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
3514                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
3515                         goto error;
3516                 break;
3517         default:
3518                 break;
3519         }
3520
3521         /* ... and second from the function itself. */
3522         switch (func_id) {
3523         case BPF_FUNC_tail_call:
3524                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
3525                         goto error;
3526                 if (env->subprog_cnt > 1) {
3527                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
3528                         return -EINVAL;
3529                 }
3530                 break;
3531         case BPF_FUNC_perf_event_read:
3532         case BPF_FUNC_perf_event_output:
3533         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
3534                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
3535                         goto error;
3536                 break;
3537         case BPF_FUNC_get_stackid:
3538                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
3539                         goto error;
3540                 break;
3541         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
3542         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
3543                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
3544                         goto error;
3545                 break;
3546         case BPF_FUNC_redirect_map:
3547                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
3548                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
3549                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
3550                         goto error;
3551                 break;
3552         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
3553         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
3554         case BPF_FUNC_sock_map_update:
3555                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
3556                         goto error;
3557                 break;
3558         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
3559         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
3560         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
3561                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
3562                         goto error;
3563                 break;
3564         case BPF_FUNC_get_local_storage:
3565                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
3566                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
3567                         goto error;
3568                 break;
3569         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
3570                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY)
3571                         goto error;
3572                 break;
3573         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
3574         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
3575         case BPF_FUNC_map_push_elem:
3576                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
3577                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
3578                         goto error;
3579                 break;
3580         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
3581         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
3582                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
3583                         goto error;
3584                 break;
3585         default:
3586                 break;
3587         }
3588
3589         return 0;
3590 error:
3591         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
3592                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
3593         return -EINVAL;
3594 }
3595
3596 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3597 {
3598         int count = 0;
3599
3600         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3601                 count++;
3602         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3603                 count++;
3604         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3605                 count++;
3606         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3607                 count++;
3608         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3609                 count++;
3610
3611         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
3612          * which is sufficient for the helper functions we have
3613          * right now.
3614          */
3615         return count <= 1;
3616 }
3617
3618 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
3619                                     enum bpf_arg_type arg_next)
3620 {
3621         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3622                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
3623                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3624                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
3625 }
3626
3627 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3628 {
3629         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
3630          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
3631          * to be paired, so make sure there's no buggy
3632          * helper function specification.
3633          */
3634         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
3635             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
3636             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
3637             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
3638             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
3639             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
3640                 return false;
3641
3642         return true;
3643 }
3644
3645 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3646 {
3647         int count = 0;
3648
3649         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
3650                 count++;
3651         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
3652                 count++;
3653         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
3654                 count++;
3655         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
3656                 count++;
3657         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
3658                 count++;
3659
3660         /* A reference acquiring function cannot acquire
3661          * another refcounted ptr.
3662          */
3663         if (is_acquire_function(func_id) && count)
3664                 return false;
3665
3666         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
3667          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
3668          */
3669         return count <= 1;
3670 }
3671
3672 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3673 {
3674         return check_raw_mode_ok(fn) &&
3675                check_arg_pair_ok(fn) &&
3676                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
3677 }
3678
3679 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
3680  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
3681  */
3682 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
3683                                      struct bpf_func_state *state)
3684 {
3685         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3686         int i;
3687
3688         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3689                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
3690                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3691
3692         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3693                 if (!reg)
3694                         continue;
3695                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
3696                         __mark_reg_unknown(reg);
3697         }
3698 }
3699
3700 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
3701 {
3702         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3703         int i;
3704
3705         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3706                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
3707 }
3708
3709 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
3710                                    struct bpf_func_state *state,
3711                                    int ref_obj_id)
3712 {
3713         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3714         int i;
3715
3716         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3717                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
3718                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3719
3720         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3721                 if (!reg)
3722                         continue;
3723                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
3724                         __mark_reg_unknown(reg);
3725         }
3726 }
3727
3728 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
3729  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
3730  */
3731 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
3732                              int ref_obj_id)
3733 {
3734         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3735         int err;
3736         int i;
3737
3738         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
3739         if (err)
3740                 return err;
3741
3742         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3743                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
3744
3745         return 0;
3746 }
3747
3748 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
3749                            int *insn_idx)
3750 {
3751         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3752         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3753         int i, err, subprog, target_insn;
3754
3755         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
3756                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
3757                         state->curframe + 2);
3758                 return -E2BIG;
3759         }
3760
3761         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
3762         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
3763         if (subprog < 0) {
3764                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3765                         target_insn + 1);
3766                 return -EFAULT;
3767         }
3768
3769         caller = state->frame[state->curframe];
3770         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
3771                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
3772                         state->curframe + 1);
3773                 return -EFAULT;
3774         }
3775
3776         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
3777         if (!callee)
3778                 return -ENOMEM;
3779         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
3780
3781         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
3782          * into its own stack before reading from it.
3783          * callee can read/write into caller's stack
3784          */
3785         init_func_state(env, callee,
3786                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
3787                         *insn_idx /* callsite */,
3788                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
3789                         subprog /* subprog number within this prog */);
3790
3791         /* Transfer references to the callee */
3792         err = transfer_reference_state(callee, caller);
3793         if (err)
3794                 return err;
3795
3796         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
3797          * pointers, which connects us up to the liveness chain
3798          */
3799         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
3800                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
3801
3802         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
3803         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3804                 mark_reg_not_init(env, caller->regs, caller_saved[i]);
3805                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3806         }
3807
3808         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
3809         state->curframe++;
3810
3811         /* and go analyze first insn of the callee */
3812         *insn_idx = target_insn;
3813
3814         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3815                 verbose(env, "caller:\n");
3816                 print_verifier_state(env, caller);
3817                 verbose(env, "callee:\n");
3818                 print_verifier_state(env, callee);
3819         }
3820         return 0;
3821 }
3822
3823 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
3824 {
3825         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3826         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3827         struct bpf_reg_state *r0;
3828         int err;
3829
3830         callee = state->frame[state->curframe];
3831         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
3832         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
3833                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
3834                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
3835                  * since these pointers are valid. Only current stack
3836                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
3837                  * but let's be conservative
3838                  */
3839                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
3840                 return -EINVAL;
3841         }
3842
3843         state->curframe--;
3844         caller = state->frame[state->curframe];
3845         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
3846         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
3847
3848         /* Transfer references to the caller */
3849         err = transfer_reference_state(caller, callee);
3850         if (err)
3851                 return err;
3852
3853         *insn_idx = callee->callsite + 1;
3854         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
3855                 verbose(env, "returning from callee:\n");
3856                 print_verifier_state(env, callee);
3857                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
3858                 print_verifier_state(env, caller);
3859         }
3860         /* clear everything in the callee */
3861         free_func_state(callee);
3862         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
3863         return 0;
3864 }
3865
3866 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
3867                                    int func_id,
3868                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3869 {
3870         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
3871
3872         if (ret_type != RET_INTEGER ||
3873             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
3874              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
3875                 return;
3876
3877         ret_reg->smax_value = meta->msize_smax_value;
3878         ret_reg->umax_value = meta->msize_umax_value;
3879         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
3880         __reg_bound_offset(ret_reg);
3881 }
3882
3883 static int
3884 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
3885                 int func_id, int insn_idx)
3886 {
3887         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
3888         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
3889
3890         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
3891             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
3892             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
3893             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3894             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
3895             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3896             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
3897                 return 0;
3898
3899         if (map == NULL) {
3900                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
3901                 return -EINVAL;
3902         }
3903
3904         /* In case of read-only, some additional restrictions
3905          * need to be applied in order to prevent altering the
3906          * state of the map from program side.
3907          */
3908         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
3909             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
3910              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
3911              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
3912              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
3913                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
3914                 return -EACCES;
3915         }
3916
3917         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_state))
3918                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
3919                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
3920         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_state) != meta->map_ptr)
3921                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
3922                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
3923         return 0;
3924 }
3925
3926 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
3927 {
3928         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
3929         int i;
3930
3931         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
3932                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
3933                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
3934         }
3935         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
3936 }
3937
3938 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
3939 {
3940         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
3941         struct bpf_reg_state *regs;
3942         struct bpf_call_arg_meta meta;
3943         bool changes_data;
3944         int i, err;
3945
3946         /* find function prototype */
3947         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
3948                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3949                         func_id);
3950                 return -EINVAL;
3951         }
3952
3953         if (env->ops->get_func_proto)
3954                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
3955         if (!fn) {
3956                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
3957                         func_id);
3958                 return -EINVAL;
3959         }
3960
3961         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
3962         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
3963                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
3964                 return -EINVAL;
3965         }
3966
3967         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
3968         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
3969         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
3970                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
3971                         func_id_name(func_id), func_id);
3972                 return -EINVAL;
3973         }
3974
3975         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
3976         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
3977
3978         err = check_func_proto(fn, func_id);
3979         if (err) {
3980                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
3981                         func_id_name(func_id), func_id);
3982                 return err;
3983         }
3984
3985         meta.func_id = func_id;
3986         /* check args */
3987         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
3988         if (err)
3989                 return err;
3990         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
3991         if (err)
3992                 return err;
3993         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
3994         if (err)
3995                 return err;
3996         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
3997         if (err)
3998                 return err;
3999         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
4000         if (err)
4001                 return err;
4002
4003         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
4004         if (err)
4005                 return err;
4006
4007         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
4008          * is inferred from register state.
4009          */
4010         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
4011                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
4012                                        BPF_WRITE, -1, false);
4013                 if (err)
4014                         return err;
4015         }
4016
4017         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
4018                 err = check_reference_leak(env);
4019                 if (err) {
4020                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
4021                         return err;
4022                 }
4023         } else if (is_release_function(func_id)) {
4024                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
4025                 if (err) {
4026                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
4027                                 func_id_name(func_id), func_id);
4028                         return err;
4029                 }
4030         }
4031
4032         regs = cur_regs(env);
4033
4034         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
4035          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
4036          */
4037         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
4038             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
4039                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
4040                 return -EINVAL;
4041         }
4042
4043         /* reset caller saved regs */
4044         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4045                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4046                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4047         }
4048
4049         /* helper call returns 64-bit value. */
4050         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4051
4052         /* update return register (already marked as written above) */
4053         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
4054                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
4055                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4056         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
4057                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
4058         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
4059                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4060                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
4061                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4062                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
4063                  * can check 'value_size' boundary of memory access
4064                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
4065                  */
4066                 if (meta.map_ptr == NULL) {
4067                         verbose(env,
4068                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4069                         return -EINVAL;
4070                 }
4071                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
4072                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4073                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4074                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
4075                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4076                 } else {
4077                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
4078                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4079                 }
4080         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4081                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4082                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
4083                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4084         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
4085                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4086                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
4087                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4088         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
4089                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4090                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
4091                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4092         } else {
4093                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
4094                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
4095                 return -EINVAL;
4096         }
4097
4098         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
4099                 /* For release_reference() */
4100                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
4101         } else if (is_acquire_function(func_id)) {
4102                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
4103
4104                 if (id < 0)
4105                         return id;
4106                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
4107                 regs[BPF_REG_0].id = id;
4108                 /* For release_reference() */
4109                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
4110         }
4111
4112         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
4113
4114         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
4115         if (err)
4116                 return err;
4117
4118         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
4119                 const char *err_str;
4120
4121 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
4122                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
4123                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
4124 #else
4125                 err = -ENOTSUPP;
4126                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
4127 #endif
4128                 if (err) {
4129                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
4130                         return err;
4131                 }
4132
4133                 env->prog->has_callchain_buf = true;
4134         }
4135
4136         if (changes_data)
4137                 clear_all_pkt_pointers(env);
4138         return 0;
4139 }
4140
4141 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
4142 {
4143         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
4144         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
4145
4146         if (b < 0)
4147                 return res > a;
4148         return res < a;
4149 }
4150
4151 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
4152 {
4153         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
4154         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
4155
4156         if (b < 0)
4157                 return res < a;
4158         return res > a;
4159 }
4160
4161 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
4162                                   const struct bpf_reg_state *reg,
4163                                   enum bpf_reg_type type)
4164 {
4165         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
4166         s64 val = reg->var_off.value;
4167         s64 smin = reg->smin_value;
4168
4169         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
4170                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
4171                         reg_type_str[type], val);
4172                 return false;
4173         }
4174
4175         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4176                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
4177                         reg_type_str[type], reg->off);
4178                 return false;
4179         }
4180
4181         if (smin == S64_MIN) {
4182                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
4183                         reg_type_str[type]);
4184                 return false;
4185         }
4186
4187         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4188                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
4189                         smin, reg_type_str[type]);
4190                 return false;
4191         }
4192
4193         return true;
4194 }
4195
4196 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
4197 {
4198         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
4199 }
4200
4201 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4202                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
4203 {
4204         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
4205                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
4206         u32 off;
4207
4208         switch (ptr_reg->type) {
4209         case PTR_TO_STACK:
4210                 /* Indirect variable offset stack access is prohibited in
4211                  * unprivileged mode so it's not handled here.
4212                  */
4213                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
4214                 if (mask_to_left)
4215                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
4216                 else
4217                         *ptr_limit = -off;
4218                 return 0;
4219         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4220                 if (mask_to_left) {
4221                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
4222                 } else {
4223                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
4224                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
4225                 }
4226                 return 0;
4227         default:
4228                 return -EINVAL;
4229         }
4230 }
4231
4232 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
4233                                     const struct bpf_insn *insn)
4234 {
4235         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
4236 }
4237
4238 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
4239                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
4240 {
4241         /* If we arrived here from different branches with different
4242          * state or limits to sanitize, then this won't work.
4243          */
4244         if (aux->alu_state &&
4245             (aux->alu_state != alu_state ||
4246              aux->alu_limit != alu_limit))
4247                 return -EACCES;
4248
4249         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
4250         aux->alu_state = alu_state;
4251         aux->alu_limit = alu_limit;
4252         return 0;
4253 }
4254
4255 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4256                             struct bpf_insn *insn)
4257 {
4258         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4259
4260         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4261                 return 0;
4262
4263         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
4264 }
4265
4266 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4267                             struct bpf_insn *insn,
4268                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4269                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
4270                             bool off_is_neg)
4271 {
4272         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4273         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4274         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
4275         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4276         u32 alu_state, alu_limit;
4277         struct bpf_reg_state tmp;
4278         bool ret;
4279
4280         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4281                 return 0;
4282
4283         /* We already marked aux for masking from non-speculative
4284          * paths, thus we got here in the first place. We only care
4285          * to explore bad access from here.
4286          */
4287         if (vstate->speculative)
4288                 goto do_sim;
4289
4290         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
4291         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
4292                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
4293
4294         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
4295                 return 0;
4296         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
4297                 return -EACCES;
4298 do_sim:
4299         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
4300          * speculative execution from truncation as a result of
4301          * masking when off was not within expected range. If off
4302          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
4303          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
4304          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
4305          * and truncated reg-based in the other in order to explore
4306          * bad access.
4307          */
4308         if (!ptr_is_dst_reg) {
4309                 tmp = *dst_reg;
4310                 *dst_reg = *ptr_reg;
4311         }
4312         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
4313         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
4314                 *dst_reg = tmp;
4315         return !ret ? -EFAULT : 0;
4316 }
4317
4318 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
4319  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
4320  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
4321  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
4322  */
4323 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4324                                    struct bpf_insn *insn,
4325                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4326                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
4327 {
4328         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4329         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4330         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
4331         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
4332         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
4333             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
4334         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
4335             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
4336         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
4337         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4338         int ret;
4339
4340         dst_reg = &regs[dst];
4341
4342         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4343             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4344                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4345                  * e.g. dead branches.
4346                  */
4347                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4348                 return 0;
4349         }
4350
4351         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4352                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
4353                 verbose(env,
4354                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
4355                         dst);
4356                 return -EACCES;
4357         }
4358
4359         switch (ptr_reg->type) {
4360         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
4361                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
4362                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4363                 return -EACCES;
4364         case CONST_PTR_TO_MAP:
4365         case PTR_TO_PACKET_END:
4366         case PTR_TO_SOCKET:
4367         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
4368         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
4369         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
4370         case PTR_TO_TCP_SOCK:
4371         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
4372         case PTR_TO_XDP_SOCK:
4373                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
4374                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4375                 return -EACCES;
4376         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4377                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
4378                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
4379                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
4380                         return -EACCES;
4381                 }
4382                 /* fall-through */
4383         default:
4384                 break;
4385         }
4386
4387         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
4388          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
4389          */
4390         dst_reg->type = ptr_reg->type;
4391         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4392
4393         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
4394             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
4395                 return -EINVAL;
4396
4397         switch (opcode) {
4398         case BPF_ADD:
4399                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4400                 if (ret < 0) {
4401                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
4402                         return ret;
4403                 }
4404                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
4405                  * the s32 'off' field
4406                  */
4407                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
4408                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
4409                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
4410                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4411                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4412                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4413                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4414                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4415                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
4416                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4417                         break;
4418                 }
4419                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
4420                  * == 0, since it's a scalar.
4421                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
4422                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
4423                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
4424                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
4425                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
4426                  * from ptr_reg.
4427                  */
4428                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
4429                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
4430                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4431                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4432                 } else {
4433                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
4434                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
4435                 }
4436                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
4437                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
4438                         dst_reg->umin_value = 0;
4439                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4440                 } else {
4441                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
4442                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
4443                 }
4444                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4445                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4446                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4447                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4448                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4449                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4450                         dst_reg->raw = 0;
4451                 }
4452                 break;
4453         case BPF_SUB:
4454                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4455                 if (ret < 0) {
4456                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
4457                         return ret;
4458                 }
4459                 if (dst_reg == off_reg) {
4460                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
4461                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
4462                                 dst);
4463                         return -EACCES;
4464                 }
4465                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
4466                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
4467                  * be able to deal with it.
4468                  */
4469                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
4470                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
4471                                 dst);
4472                         return -EACCES;
4473                 }
4474                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
4475                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
4476                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
4477                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4478                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4479                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4480                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4481                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4482                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4483                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
4484                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4485                         break;
4486                 }
4487                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
4488                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
4489                  */
4490                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
4491                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
4492                         /* Overflow possible, we know nothing */
4493                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4494                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4495                 } else {
4496                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
4497                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
4498                 }
4499                 if (umin_ptr < umax_val) {
4500                         /* Overflow possible, we know nothing */
4501                         dst_reg->umin_value = 0;
4502                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4503                 } else {
4504                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4505                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
4506                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
4507                 }
4508                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4509                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4510                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4511                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4512                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4513                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4514                         if (smin_val < 0)
4515                                 dst_reg->raw = 0;
4516                 }
4517                 break;
4518         case BPF_AND:
4519         case BPF_OR:
4520         case BPF_XOR:
4521                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
4522                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
4523                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4524                 return -EACCES;
4525         default:
4526                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
4527                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
4528                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4529                 return -EACCES;
4530         }
4531
4532         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
4533                 return -EINVAL;
4534
4535         __update_reg_bounds(dst_reg);
4536         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4537         __reg_bound_offset(dst_reg);
4538
4539         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
4540          * in order to be able to sanitize access later on.
4541          */
4542         if (!env->allow_ptr_leaks) {
4543                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
4544                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
4545                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
4546                                 "prohibited for !root\n", dst);
4547                         return -EACCES;
4548                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
4549                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
4550                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
4551                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
4552                                 "prohibited for !root\n", dst);
4553                         return -EACCES;
4554                 }
4555         }
4556
4557         return 0;
4558 }
4559
4560 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
4561  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
4562  * need extra checks in the 32-bit case.
4563  */
4564 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4565                                       struct bpf_insn *insn,
4566                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
4567                                       struct bpf_reg_state src_reg)
4568 {
4569         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4570         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4571         bool src_known, dst_known;
4572         s64 smin_val, smax_val;
4573         u64 umin_val, umax_val;
4574         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
4575         u32 dst = insn->dst_reg;
4576         int ret;
4577
4578         if (insn_bitness == 32) {
4579                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
4580                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
4581                  * 32 bits.
4582                  */
4583                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4584                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
4585         }
4586
4587         smin_val = src_reg.smin_value;
4588         smax_val = src_reg.smax_value;
4589         umin_val = src_reg.umin_value;
4590         umax_val = src_reg.umax_value;
4591         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
4592         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
4593
4594         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4595             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4596                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4597                  * e.g. dead branches.
4598                  */
4599                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4600                 return 0;
4601         }
4602
4603         if (!src_known &&
4604             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
4605                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
4606                 return 0;
4607         }
4608
4609         switch (opcode) {
4610         case BPF_ADD:
4611                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4612                 if (ret < 0) {
4613                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
4614                         return ret;
4615                 }
4616                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
4617                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
4618                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4619                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4620                 } else {
4621                         dst_reg->smin_value += smin_val;
4622                         dst_reg->smax_value += smax_val;
4623                 }
4624                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
4625                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
4626                         dst_reg->umin_value = 0;
4627                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4628                 } else {
4629                         dst_reg->umin_value += umin_val;
4630                         dst_reg->umax_value += umax_val;
4631                 }
4632                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4633                 break;
4634         case BPF_SUB:
4635                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
4636                 if (ret < 0) {
4637                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
4638                         return ret;
4639                 }
4640                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
4641                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
4642                         /* Overflow possible, we know nothing */
4643                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4644                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4645                 } else {
4646                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
4647                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
4648                 }
4649                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
4650                         /* Overflow possible, we know nothing */
4651                         dst_reg->umin_value = 0;
4652                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4653                 } else {
4654                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4655                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
4656                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
4657                 }
4658                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4659                 break;
4660         case BPF_MUL:
4661                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4662                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
4663                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
4664                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4665                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4666                         break;
4667                 }
4668                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
4669                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
4670                  */
4671                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
4672                         /* Potential overflow, we know nothing */
4673                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4674                         /* (except what we can learn from the var_off) */
4675                         __update_reg_bounds(dst_reg);
4676                         break;
4677                 }
4678                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
4679                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
4680                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
4681                         /* Overflow possible, we know nothing */
4682                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4683                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4684                 } else {
4685                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4686                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4687                 }
4688                 break;
4689         case BPF_AND:
4690                 if (src_known && dst_known) {
4691                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
4692                                                   src_reg.var_off.value);
4693                         break;
4694                 }
4695                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
4696                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
4697                  */
4698                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4699                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
4700                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
4701                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4702                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
4703                          * ain't nobody got time for that.
4704                          */
4705                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4706                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4707                 } else {
4708                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
4709                          * cast result into s64.
4710                          */
4711                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4712                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4713                 }
4714                 /* We may learn something more from the var_off */
4715                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4716                 break;
4717         case BPF_OR:
4718                 if (src_known && dst_known) {
4719                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
4720                                                   src_reg.var_off.value);
4721                         break;
4722                 }
4723                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
4724                  * maximum of the operands' minima
4725                  */
4726                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
4727                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
4728                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
4729                                       dst_reg->var_off.mask;
4730                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4731                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
4732                          * ain't nobody got time for that.
4733                          */
4734                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4735                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4736                 } else {
4737                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
4738                          * cast result into s64.
4739                          */
4740                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4741                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4742                 }
4743                 /* We may learn something more from the var_off */
4744                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4745                 break;
4746         case BPF_LSH:
4747                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4748                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4749                          * This includes shifts by a negative number.
4750                          */
4751                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4752                         break;
4753                 }
4754                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
4755                  * up from var_off)
4756                  */
4757                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4758                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4759                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
4760                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
4761                         dst_reg->umin_value = 0;
4762                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4763                 } else {
4764                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
4765                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
4766                 }
4767                 dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4768                 /* We may learn something more from the var_off */
4769                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4770                 break;
4771         case BPF_RSH:
4772                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4773                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4774                          * This includes shifts by a negative number.
4775                          */
4776                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4777                         break;
4778                 }
4779                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
4780                  * be negative, then either:
4781                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
4782                  *    unknown, so we lose our signed bounds
4783                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
4784                  *    signed bounds
4785                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
4786                  *    about the result
4787                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
4788                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
4789                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
4790                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
4791                  * var_off of the result.
4792                  */
4793                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4794                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4795                 dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4796                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
4797                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
4798                 /* We may learn something more from the var_off */
4799                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4800                 break;
4801         case BPF_ARSH:
4802                 if (umax_val >= insn_bitness) {
4803                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
4804                          * This includes shifts by a negative number.
4805                          */
4806                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4807                         break;
4808                 }
4809
4810                 /* Upon reaching here, src_known is true and
4811                  * umax_val is equal to umin_val.
4812                  */
4813                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
4814                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
4815                 dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val);
4816
4817                 /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
4818                  * dst_reg var_off to refine the result.
4819                  */
4820                 dst_reg->umin_value = 0;
4821                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4822                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4823                 break;
4824         default:
4825                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4826                 break;
4827         }
4828
4829         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4830                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
4831                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
4832         }
4833
4834         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4835         __reg_bound_offset(dst_reg);
4836         return 0;
4837 }
4838
4839 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
4840  * and var_off.
4841  */
4842 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4843                                    struct bpf_insn *insn)
4844 {
4845         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4846         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4847         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
4848         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
4849         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4850         int err;
4851
4852         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
4853         src_reg = NULL;
4854         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
4855                 ptr_reg = dst_reg;
4856         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4857                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
4858                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
4859                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
4860                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
4861                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
4862                                  * pointer subtraction
4863                                  */
4864                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
4865                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
4866                                         return 0;
4867                                 }
4868                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
4869                                         insn->dst_reg,
4870                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4871                                 return -EACCES;
4872                         } else {
4873                                 /* scalar += pointer
4874                                  * This is legal, but we have to reverse our
4875                                  * src/dest handling in computing the range
4876                                  */
4877                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
4878                                 if (err)
4879                                         return err;
4880                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4881                                                                src_reg, dst_reg);
4882                         }
4883                 } else if (ptr_reg) {
4884                         /* pointer += scalar */
4885                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
4886                         if (err)
4887                                 return err;
4888                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4889                                                        dst_reg, src_reg);
4890                 }
4891         } else {
4892                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
4893                  * need to be able to read from this state.
4894                  */
4895                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
4896                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
4897                 src_reg = &off_reg;
4898                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
4899                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
4900                                                        ptr_reg, src_reg);
4901         }
4902
4903         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
4904         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
4905                 print_verifier_state(env, state);
4906                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
4907                 return -EINVAL;
4908         }
4909         if (WARN_ON(!src_reg)) {
4910                 print_verifier_state(env, state);
4911                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
4912                 return -EINVAL;
4913         }
4914         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
4915 }
4916
4917 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
4918 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
4919 {
4920         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4921         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4922         int err;
4923
4924         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
4925                 if (opcode == BPF_NEG) {
4926                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
4927                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4928                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
4929                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
4930                                 return -EINVAL;
4931                         }
4932                 } else {
4933                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
4934                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
4935                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4936                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
4937                                 return -EINVAL;
4938                         }
4939                 }
4940
4941                 /* check src operand */
4942                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4943                 if (err)
4944                         return err;
4945
4946                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
4947                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
4948                                 insn->dst_reg);
4949                         return -EACCES;
4950                 }
4951
4952                 /* check dest operand */
4953                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
4954                 if (err)
4955                         return err;
4956
4957         } else if (opcode == BPF_MOV) {
4958
4959                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4960                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
4961                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4962                                 return -EINVAL;
4963                         }
4964
4965                         /* check src operand */
4966                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4967                         if (err)
4968                                 return err;
4969                 } else {
4970                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
4971                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
4972                                 return -EINVAL;
4973                         }
4974                 }
4975
4976                 /* check dest operand, mark as required later */
4977                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
4978                 if (err)
4979                         return err;
4980
4981                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
4982                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
4983                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
4984
4985                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
4986                                 /* case: R1 = R2
4987                                  * copy register state to dest reg
4988                                  */
4989                                 *dst_reg = *src_reg;
4990                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
4991                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4992                         } else {
4993                                 /* R1 = (u32) R2 */
4994                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4995                                         verbose(env,
4996                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
4997                                                 insn->src_reg);
4998                                         return -EACCES;
4999                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5000                                         *dst_reg = *src_reg;
5001                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
5002                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
5003                                 } else {
5004                                         mark_reg_unknown(env, regs,
5005                                                          insn->dst_reg);
5006                                 }
5007                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
5008                         }
5009                 } else {
5010                         /* case: R = imm
5011                          * remember the value we stored into this reg
5012                          */
5013                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
5014                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5015                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5016                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5017                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5018                                                  insn->imm);
5019                         } else {
5020                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5021                                                  (u32)insn->imm);
5022                         }
5023                 }
5024
5025         } else if (opcode > BPF_END) {
5026                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
5027                 return -EINVAL;
5028
5029         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
5030
5031                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5032                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5033                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5034                                 return -EINVAL;
5035                         }
5036                         /* check src1 operand */
5037                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5038                         if (err)
5039                                 return err;
5040                 } else {
5041                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5042                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5043                                 return -EINVAL;
5044                         }
5045                 }
5046
5047                 /* check src2 operand */
5048                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5049                 if (err)
5050                         return err;
5051
5052                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
5053                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
5054                         verbose(env, "div by zero\n");
5055                         return -EINVAL;
5056                 }
5057
5058                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
5059                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
5060                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
5061
5062                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
5063                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
5064                                 return -EINVAL;
5065                         }
5066                 }
5067
5068                 /* check dest operand */
5069                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5070                 if (err)
5071                         return err;
5072
5073                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
5074         }
5075
5076         return 0;
5077 }
5078
5079 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
5080                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
5081                                      enum bpf_reg_type type, u16 new_range)
5082 {
5083         struct bpf_reg_state *reg;
5084         int i;
5085
5086         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
5087                 reg = &state->regs[i];
5088                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5089                         /* keep the maximum range already checked */
5090                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5091         }
5092
5093         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5094                 if (!reg)
5095                         continue;
5096                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5097                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5098         }
5099 }
5100
5101 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
5102                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5103                                    enum bpf_reg_type type,
5104                                    bool range_right_open)
5105 {
5106         u16 new_range;
5107         int i;
5108
5109         if (dst_reg->off < 0 ||
5110             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
5111                 /* This doesn't give us any range */
5112                 return;
5113
5114         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
5115             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
5116                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
5117                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
5118                  */
5119                 return;
5120
5121         new_range = dst_reg->off;
5122         if (range_right_open)
5123                 new_range--;
5124
5125         /* Examples for register markings:
5126          *
5127          * pkt_data in dst register:
5128          *
5129          *   r2 = r3;
5130          *   r2 += 8;
5131          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
5132          *   <access okay>
5133          *
5134          *   r2 = r3;
5135          *   r2 += 8;
5136          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
5137          *   <handle exception>
5138          *
5139          *   Where:
5140          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
5141          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5142          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5143          *
5144          * pkt_data in src register:
5145          *
5146          *   r2 = r3;
5147          *   r2 += 8;
5148          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
5149          *   <handle exception>
5150          *
5151          *   r2 = r3;
5152          *   r2 += 8;
5153          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
5154          *   <access okay>
5155          *
5156          *   Where:
5157          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
5158          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5159          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5160          *
5161          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
5162          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
5163          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
5164          * the check.
5165          */
5166
5167         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
5168          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
5169          * the range won't allow anything.
5170          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
5171          */
5172         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5173                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
5174                                          new_range);
5175 }
5176
5177 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
5178  * and return:
5179  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
5180  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
5181  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
5182  */
5183 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
5184                            bool is_jmp32)
5185 {
5186         struct bpf_reg_state reg_lo;
5187         s64 sval;
5188
5189         if (__is_pointer_value(false, reg))
5190                 return -1;
5191
5192         if (is_jmp32) {
5193                 reg_lo = *reg;
5194                 reg = &reg_lo;
5195                 /* For JMP32, only low 32 bits are compared, coerce_reg_to_size
5196                  * could truncate high bits and update umin/umax according to
5197                  * information of low bits.
5198                  */
5199                 coerce_reg_to_size(reg, 4);
5200                 /* smin/smax need special handling. For example, after coerce,
5201                  * if smin_value is 0x00000000ffffffffLL, the value is -1 when
5202                  * used as operand to JMP32. It is a negative number from s32's
5203                  * point of view, while it is a positive number when seen as
5204                  * s64. The smin/smax are kept as s64, therefore, when used with
5205                  * JMP32, they need to be transformed into s32, then sign
5206                  * extended back to s64.
5207                  *
5208                  * Also, smin/smax were copied from umin/umax. If umin/umax has
5209                  * different sign bit, then min/max relationship doesn't
5210                  * maintain after casting into s32, for this case, set smin/smax
5211                  * to safest range.
5212                  */
5213                 if ((reg->umax_value ^ reg->umin_value) &
5214                     (1ULL << 31)) {
5215                         reg->smin_value = S32_MIN;
5216                         reg->smax_value = S32_MAX;
5217                 }
5218                 reg->smin_value = (s64)(s32)reg->smin_value;
5219                 reg->smax_value = (s64)(s32)reg->smax_value;
5220
5221                 val = (u32)val;
5222                 sval = (s64)(s32)val;
5223         } else {
5224                 sval = (s64)val;
5225         }
5226
5227         switch (opcode) {
5228         case BPF_JEQ:
5229                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5230                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5231                 break;
5232         case BPF_JNE:
5233                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5234                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5235                 break;
5236         case BPF_JSET:
5237                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
5238                         return 1;
5239                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
5240                         return 0;
5241                 break;
5242         case BPF_JGT:
5243                 if (reg->umin_value > val)
5244                         return 1;
5245                 else if (reg->umax_value <= val)
5246                         return 0;
5247                 break;
5248         case BPF_JSGT:
5249                 if (reg->smin_value > sval)
5250                         return 1;
5251                 else if (reg->smax_value < sval)
5252                         return 0;
5253                 break;
5254         case BPF_JLT:
5255                 if (reg->umax_value < val)
5256                         return 1;
5257                 else if (reg->umin_value >= val)
5258                         return 0;
5259                 break;
5260         case BPF_JSLT:
5261                 if (reg->smax_value < sval)
5262                         return 1;
5263                 else if (reg->smin_value >= sval)
5264                         return 0;
5265                 break;
5266         case BPF_JGE:
5267                 if (reg->umin_value >= val)
5268                         return 1;
5269                 else if (reg->umax_value < val)
5270                         return 0;
5271                 break;
5272         case BPF_JSGE:
5273                 if (reg->smin_value >= sval)
5274                         return 1;
5275                 else if (reg->smax_value < sval)
5276                         return 0;
5277                 break;
5278         case BPF_JLE:
5279                 if (reg->umax_value <= val)
5280                         return 1;
5281                 else if (reg->umin_value > val)
5282                         return 0;
5283                 break;
5284         case BPF_JSLE:
5285                 if (reg->smax_value <= sval)
5286                         return 1;
5287                 else if (reg->smin_value > sval)
5288                         return 0;
5289                 break;
5290         }
5291
5292         return -1;
5293 }
5294
5295 /* Generate min value of the high 32-bit from TNUM info. */
5296 static u64 gen_hi_min(struct tnum var)
5297 {
5298         return var.value & ~0xffffffffULL;
5299 }
5300
5301 /* Generate max value of the high 32-bit from TNUM info. */
5302 static u64 gen_hi_max(struct tnum var)
5303 {
5304         return (var.value | var.mask) & ~0xffffffffULL;
5305 }
5306
5307 /* Return true if VAL is compared with a s64 sign extended from s32, and they
5308  * are with the same signedness.
5309  */
5310 static bool cmp_val_with_extended_s64(s64 sval, struct bpf_reg_state *reg)
5311 {
5312         return ((s32)sval >= 0 &&
5313                 reg->smin_value >= 0 && reg->smax_value <= S32_MAX) ||
5314                ((s32)sval < 0 &&
5315                 reg->smax_value <= 0 && reg->smin_value >= S32_MIN);
5316 }
5317
5318 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
5319  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
5320  * simply doing a BPF_K check.
5321  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
5322  */
5323 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
5324                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5325                             u8 opcode, bool is_jmp32)
5326 {
5327         s64 sval;
5328
5329         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
5330          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
5331          * the same object, but we don't bother with that.
5332          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
5333          * only need to check one of them for pointerness.
5334          */
5335         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5336                 return;
5337
5338         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5339         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5340
5341         switch (opcode) {
5342         case BPF_JEQ:
5343         case BPF_JNE:
5344         {
5345                 struct bpf_reg_state *reg =
5346                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5347
5348                 /* For BPF_JEQ, if this is false we know nothing Jon Snow, but
5349                  * if it is true we know the value for sure. Likewise for
5350                  * BPF_JNE.
5351                  */
5352                 if (is_jmp32) {
5353                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5354                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5355
5356                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5357                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5358                 } else {
5359                         __mark_reg_known(reg, val);
5360                 }
5361                 break;
5362         }
5363         case BPF_JSET:
5364                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5365                                               tnum_const(~val));
5366                 if (is_power_of_2(val))
5367                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5368                                                     tnum_const(val));
5369                 break;
5370         case BPF_JGE:
5371         case BPF_JGT:
5372         {
5373                 u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
5374                 u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
5375
5376                 if (is_jmp32) {
5377                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
5378                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
5379                 }
5380                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
5381                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
5382                 break;
5383         }
5384         case BPF_JSGE:
5385         case BPF_JSGT:
5386         {
5387                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
5388                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
5389
5390                 /* If the full s64 was not sign-extended from s32 then don't
5391                  * deduct further info.
5392                  */
5393                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5394                         break;
5395                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5396                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5397                 break;
5398         }
5399         case BPF_JLE:
5400         case BPF_JLT:
5401         {
5402                 u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
5403                 u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
5404
5405                 if (is_jmp32) {
5406                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
5407                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
5408                 }
5409                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
5410                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
5411                 break;
5412         }
5413         case BPF_JSLE:
5414         case BPF_JSLT:
5415         {
5416                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
5417                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
5418
5419                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5420                         break;
5421                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5422                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5423                 break;
5424         }
5425         default:
5426                 break;
5427         }
5428
5429         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5430         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5431         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5432         __reg_bound_offset(false_reg);
5433         __reg_bound_offset(true_reg);
5434         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5435          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5436          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5437          */
5438         __update_reg_bounds(false_reg);
5439         __update_reg_bounds(true_reg);
5440 }
5441
5442 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
5443  * the variable reg.
5444  */
5445 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
5446                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5447                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
5448 {
5449         s64 sval;
5450
5451         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5452                 return;
5453
5454         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5455         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5456
5457         switch (opcode) {
5458         case BPF_JEQ:
5459         case BPF_JNE:
5460         {
5461                 struct bpf_reg_state *reg =
5462                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5463
5464                 if (is_jmp32) {
5465                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5466                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5467
5468                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5469                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5470                 } else {
5471                         __mark_reg_known(reg, val);
5472                 }
5473                 break;
5474         }
5475         case BPF_JSET:
5476                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5477                                               tnum_const(~val));
5478                 if (is_power_of_2(val))
5479                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5480                                                     tnum_const(val));
5481                 break;
5482         case BPF_JGE:
5483         case BPF_JGT:
5484         {
5485                 u64 false_umin = opcode == BPF_JGT ? val    : val + 1;
5486                 u64 true_umax = opcode == BPF_JGT ? val - 1 : val;
5487
5488                 if (is_jmp32) {
5489                         false_umin += gen_hi_min(false_reg->var_off);
5490                         true_umax += gen_hi_max(true_reg->var_off);
5491                 }
5492                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
5493                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
5494                 break;
5495         }
5496         case BPF_JSGE:
5497         case BPF_JSGT:
5498         {
5499                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval + 1;
5500                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval - 1 : sval;
5501
5502                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5503                         break;
5504                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5505                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5506                 break;
5507         }
5508         case BPF_JLE:
5509         case BPF_JLT:
5510         {
5511                 u64 false_umax = opcode == BPF_JLT ? val    : val - 1;
5512                 u64 true_umin = opcode == BPF_JLT ? val + 1 : val;
5513
5514                 if (is_jmp32) {
5515                         false_umax += gen_hi_max(false_reg->var_off);
5516                         true_umin += gen_hi_min(true_reg->var_off);
5517                 }
5518                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
5519                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
5520                 break;
5521         }
5522         case BPF_JSLE:
5523         case BPF_JSLT:
5524         {
5525                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval - 1;
5526                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval + 1 : sval;
5527
5528                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5529                         break;
5530                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5531                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5532                 break;
5533         }
5534         default:
5535                 break;
5536         }
5537
5538         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5539         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5540         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5541         __reg_bound_offset(false_reg);
5542         __reg_bound_offset(true_reg);
5543         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5544          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5545          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5546          */
5547         __update_reg_bounds(false_reg);
5548         __update_reg_bounds(true_reg);
5549 }
5550
5551 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
5552 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
5553                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
5554 {
5555         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
5556                                                         dst_reg->umin_value);
5557         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
5558                                                         dst_reg->umax_value);
5559         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
5560                                                         dst_reg->smin_value);
5561         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
5562                                                         dst_reg->smax_value);
5563         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
5564                                                              dst_reg->var_off);
5565         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
5566         __update_reg_bounds(src_reg);
5567         __update_reg_bounds(dst_reg);
5568         /* We might have learned something about the sign bit. */
5569         __reg_deduce_bounds(src_reg);
5570         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5571         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5572         __reg_bound_offset(src_reg);
5573         __reg_bound_offset(dst_reg);
5574         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5575          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5576          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5577          */
5578         __update_reg_bounds(src_reg);
5579         __update_reg_bounds(dst_reg);
5580 }
5581
5582 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
5583                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
5584                                 struct bpf_reg_state *false_src,
5585                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
5586                                 u8 opcode)
5587 {
5588         switch (opcode) {
5589         case BPF_JEQ:
5590                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
5591                 break;
5592         case BPF_JNE:
5593                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
5594                 break;
5595         }
5596 }
5597
5598 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
5599                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
5600                                  bool is_null)
5601 {
5602         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
5603                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
5604                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
5605                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
5606                  */
5607                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
5608                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
5609                                  reg->off)) {
5610                         __mark_reg_known_zero(reg);
5611                         reg->off = 0;
5612                 }
5613                 if (is_null) {
5614                         reg->type = SCALAR_VALUE;
5615                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
5616                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
5617                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
5618                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
5619                         } else if (reg->map_ptr->map_type ==
5620                                    BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
5621                                 reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
5622                         } else {
5623                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5624                         }
5625                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
5626                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
5627                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
5628                         reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
5629                 } else if (reg->type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
5630                         reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
5631                 }
5632                 if (is_null) {
5633                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
5634                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
5635                          * so that state pruning has chances to take effect.
5636                          */
5637                         reg->id = 0;
5638                         reg->ref_obj_id = 0;
5639                 } else if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
5640                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
5641                          * in release_reg_references().
5642                          *
5643                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
5644                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
5645                          */
5646                         reg->id = 0;
5647                 }
5648         }
5649 }
5650
5651 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
5652                                     bool is_null)
5653 {
5654         struct bpf_reg_state *reg;
5655         int i;
5656
5657         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5658                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
5659
5660         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5661                 if (!reg)
5662                         continue;
5663                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
5664         }
5665 }
5666
5667 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
5668  * be folded together at some point.
5669  */
5670 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
5671                                   bool is_null)
5672 {
5673         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5674         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
5675         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
5676         u32 id = regs[regno].id;
5677         int i;
5678
5679         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
5680                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
5681                  * No one could have freed the reference state before
5682                  * doing the NULL check.
5683                  */
5684                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
5685
5686         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5687                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
5688 }
5689
5690 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
5691                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5692                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
5693                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
5694                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
5695 {
5696         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
5697                 return false;
5698
5699         /* Pointers are always 64-bit. */
5700         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
5701                 return false;
5702
5703         switch (BPF_OP(insn->code)) {
5704         case BPF_JGT:
5705                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5706                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5707                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5708                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5709                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
5710                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5711                                                dst_reg->type, false);
5712                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5713                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5714                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5715                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5716                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5717                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5718                                                src_reg->type, true);
5719                 } else {
5720                         return false;
5721                 }
5722                 break;
5723         case BPF_JLT:
5724                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5725                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5726                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5727                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5728                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
5729                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5730                                                dst_reg->type, true);
5731                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5732                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5733                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5734                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5735                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
5736                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5737                                                src_reg->type, false);
5738                 } else {
5739                         return false;
5740                 }
5741                 break;
5742         case BPF_JGE:
5743                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5744                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5745                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5746                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5747                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
5748                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
5749                                                dst_reg->type, true);
5750                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5751                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5752                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5753                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5754                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
5755                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
5756                                                src_reg->type, false);
5757                 } else {
5758                         return false;
5759                 }
5760                 break;
5761         case BPF_JLE:
5762                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
5763                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
5764                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
5765                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
5766                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
5767                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
5768                                                dst_reg->type, false);
5769                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
5770                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
5771                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
5772                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
5773                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
5774                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
5775                                                src_reg->type, true);
5776                 } else {
5777                         return false;
5778                 }
5779                 break;
5780         default:
5781                 return false;
5782         }
5783
5784         return true;
5785 }
5786
5787 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
5788                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
5789 {
5790         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
5791         struct bpf_verifier_state *other_branch;
5792         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
5793         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
5794         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5795         bool is_jmp32;
5796         int pred = -1;
5797         int err;
5798
5799         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
5800         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
5801                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
5802                 return -EINVAL;
5803         }
5804
5805         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5806                 if (insn->imm != 0) {
5807                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
5808                         return -EINVAL;
5809                 }
5810
5811                 /* check src1 operand */
5812                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5813                 if (err)
5814                         return err;
5815
5816                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
5817                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
5818                                 insn->src_reg);
5819                         return -EACCES;
5820                 }
5821                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
5822         } else {
5823                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
5824                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
5825                         return -EINVAL;
5826                 }
5827         }
5828
5829         /* check src2 operand */
5830         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5831         if (err)
5832                 return err;
5833
5834         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
5835         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
5836
5837         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)
5838                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm,
5839                                        opcode, is_jmp32);
5840         else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
5841                  tnum_is_const(src_reg->var_off))
5842                 pred = is_branch_taken(dst_reg, src_reg->var_off.value,
5843                                        opcode, is_jmp32);
5844         if (pred >= 0) {
5845                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
5846                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err)
5847                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
5848                 if (err)
5849                         return err;
5850         }
5851         if (pred == 1) {
5852                 /* only follow the goto, ignore fall-through */
5853                 *insn_idx += insn->off;
5854                 return 0;
5855         } else if (pred == 0) {
5856                 /* only follow fall-through branch, since
5857                  * that's where the program will go
5858                  */
5859                 return 0;
5860         }
5861
5862         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
5863                                   false);
5864         if (!other_branch)
5865                 return -EFAULT;
5866         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
5867
5868         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
5869          * our min/max values for our dst register.
5870          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
5871          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
5872          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
5873          * comparable.
5874          */
5875         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5876                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
5877                 struct bpf_reg_state lo_reg0 = *dst_reg;
5878                 struct bpf_reg_state lo_reg1 = *src_reg;
5879                 struct bpf_reg_state *src_lo, *dst_lo;
5880
5881                 dst_lo = &lo_reg0;
5882                 src_lo = &lo_reg1;
5883                 coerce_reg_to_size(dst_lo, 4);
5884                 coerce_reg_to_size(src_lo, 4);
5885
5886                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
5887                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5888                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
5889                             (is_jmp32 && tnum_is_const(src_lo->var_off)))
5890                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
5891                                                 dst_reg,
5892                                                 is_jmp32
5893                                                 ? src_lo->var_off.value
5894                                                 : src_reg->var_off.value,
5895                                                 opcode, is_jmp32);
5896                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
5897                                  (is_jmp32 && tnum_is_const(dst_lo->var_off)))
5898                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
5899                                                     src_reg,
5900                                                     is_jmp32
5901                                                     ? dst_lo->var_off.value
5902                                                     : dst_reg->var_off.value,
5903                                                     opcode, is_jmp32);
5904                         else if (!is_jmp32 &&
5905                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
5906                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
5907                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
5908                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
5909                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
5910                 }
5911         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5912                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
5913                                         dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
5914         }
5915
5916         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
5917          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
5918          *       which will never be JMP32.
5919          */
5920         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
5921             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
5922             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
5923                 /* Mark all identical registers in each branch as either
5924                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
5925                  */
5926                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
5927                                       opcode == BPF_JNE);
5928                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
5929                                       opcode == BPF_JEQ);
5930         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
5931                                            this_branch, other_branch) &&
5932                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
5933                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
5934                         insn->dst_reg);
5935                 return -EACCES;
5936         }
5937         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
5938                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
5939         return 0;
5940 }
5941
5942 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
5943 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5944 {
5945         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
5946         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5947         struct bpf_map *map;
5948         int err;
5949
5950         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
5951                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
5952                 return -EINVAL;
5953         }
5954         if (insn->off != 0) {
5955                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
5956                 return -EINVAL;
5957         }
5958
5959         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
5960         if (err)
5961                 return err;
5962
5963         if (insn->src_reg == 0) {
5964                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
5965
5966                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5967                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
5968                 return 0;
5969         }
5970
5971         map = env->used_maps[aux->map_index];
5972         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
5973         regs[insn->dst_reg].map_ptr = map;
5974
5975         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
5976                 regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5977                 regs[insn->dst_reg].off = aux->map_off;
5978                 if (map_value_has_spin_lock(map))
5979                         regs[insn->dst_reg].id = ++env->id_gen;
5980         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
5981                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
5982         } else {
5983                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
5984                 return -EINVAL;
5985         }
5986
5987         return 0;
5988 }
5989
5990 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
5991 {
5992         switch (type) {
5993         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
5994         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
5995         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
5996                 return true;
5997         default:
5998                 return false;
5999         }
6000 }
6001
6002 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
6003  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
6004  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
6005  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
6006  *
6007  * Implicit input:
6008  *   ctx == skb == R6 == CTX
6009  *
6010  * Explicit input:
6011  *   SRC == any register
6012  *   IMM == 32-bit immediate
6013  *
6014  * Output:
6015  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
6016  */
6017 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6018 {
6019         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6020         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
6021         int i, err;
6022
6023         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
6024                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
6025                 return -EINVAL;
6026         }
6027
6028         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
6029                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6030                 return -EINVAL;
6031         }
6032
6033         if (env->subprog_cnt > 1) {
6034                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
6035                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
6036                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
6037                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
6038                  * all functions in order to make proper register save/restore
6039                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
6040                  */
6041                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
6042                 return -EINVAL;
6043         }
6044
6045         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
6046             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
6047             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
6048                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
6049                 return -EINVAL;
6050         }
6051
6052         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
6053         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
6054         if (err)
6055                 return err;
6056
6057         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
6058          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
6059          * reference leak.
6060          */
6061         err = check_reference_leak(env);
6062         if (err) {
6063                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
6064                 return err;
6065         }
6066
6067         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
6068                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
6069                 return -EINVAL;
6070         }
6071
6072         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
6073                 verbose(env,
6074                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
6075                 return -EINVAL;
6076         }
6077
6078         if (mode == BPF_IND) {
6079                 /* check explicit source operand */
6080                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6081                 if (err)
6082                         return err;
6083         }
6084
6085         /* reset caller saved regs to unreadable */
6086         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6087                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6088                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6089         }
6090
6091         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
6092          * the value fetched from the packet.
6093          * Already marked as written above.
6094          */
6095         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6096         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
6097         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
6098         return 0;
6099 }
6100
6101 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
6102 {
6103         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
6104         struct bpf_reg_state *reg;
6105         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
6106
6107         switch (env->prog->type) {
6108         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
6109                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
6110                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG)
6111                         range = tnum_range(1, 1);
6112                 break;
6113         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
6114                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
6115                         range = tnum_range(0, 3);
6116                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
6117                 }
6118                 break;
6119         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
6120         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
6121         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
6122         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
6123         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
6124                 break;
6125         default:
6126                 return 0;
6127         }
6128
6129         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
6130         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
6131                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
6132                         reg_type_str[reg->type]);
6133                 return -EINVAL;
6134         }
6135
6136         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
6137                 char tn_buf[48];
6138
6139                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
6140                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
6141                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6142                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
6143                 } else {
6144                         verbose(env, "has unknown scalar value");
6145                 }
6146                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), range);
6147                 verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
6148                 return -EINVAL;
6149         }
6150
6151         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
6152             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
6153                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
6154         return 0;
6155 }
6156
6157 /* non-recursive DFS pseudo code
6158  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
6159  * 2      label v as discovered
6160  * 3      let S be a stack
6161  * 4      S.push(v)
6162  * 5      while S is not empty
6163  * 6            t <- S.pop()
6164  * 7            if t is what we're looking for:
6165  * 8                return t
6166  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
6167  * 10               if edge e is already labelled
6168  * 11                   continue with the next edge
6169  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
6170  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
6171  * 14                   label e as tree-edge
6172  * 15                   label w as discovered
6173  * 16                   S.push(w)
6174  * 17                   continue at 5
6175  * 18               else if vertex w is discovered
6176  * 19                   label e as back-edge
6177  * 20               else
6178  * 21                   // vertex w is explored
6179  * 22                   label e as forward- or cross-edge
6180  * 23           label t as explored
6181  * 24           S.pop()
6182  *
6183  * convention:
6184  * 0x10 - discovered
6185  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
6186  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
6187  * 0x20 - explored
6188  */
6189
6190 enum {
6191         DISCOVERED = 0x10,
6192         EXPLORED = 0x20,
6193         FALLTHROUGH = 1,
6194         BRANCH = 2,
6195 };
6196
6197 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
6198 {
6199         return env->prog->len;
6200 }
6201
6202 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
6203                                         struct bpf_verifier_env *env,
6204                                         int idx)
6205 {
6206         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
6207         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
6208
6209         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
6210 }
6211
6212 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
6213 {
6214         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
6215 }
6216
6217 /* t, w, e - match pseudo-code above:
6218  * t - index of current instruction
6219  * w - next instruction
6220  * e - edge
6221  */
6222 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
6223                      bool loop_ok)
6224 {
6225         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
6226         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
6227
6228         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
6229                 return 0;
6230
6231         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
6232                 return 0;
6233
6234         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
6235                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6236                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
6237                 return -EINVAL;
6238         }
6239
6240         if (e == BRANCH)
6241                 /* mark branch target for state pruning */
6242                 init_explored_state(env, w);
6243
6244         if (insn_state[w] == 0) {
6245                 /* tree-edge */
6246                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6247                 insn_state[w] = DISCOVERED;
6248                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
6249                         return -E2BIG;
6250                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
6251                 return 1;
6252         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
6253                 if (loop_ok && env->allow_ptr_leaks)
6254                         return 0;
6255                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6256                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
6257                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
6258                 return -EINVAL;
6259         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
6260                 /* forward- or cross-edge */
6261                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6262         } else {
6263                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
6264                 return -EFAULT;
6265         }
6266         return 0;
6267 }
6268
6269 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
6270  * loop == back-edge in directed graph
6271  */
6272 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
6273 {
6274         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
6275         int insn_cnt = env->prog->len;
6276         int *insn_stack, *insn_state;
6277         int ret = 0;
6278         int i, t;
6279
6280         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6281         if (!insn_state)
6282                 return -ENOMEM;
6283
6284         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6285         if (!insn_stack) {
6286                 kvfree(insn_state);
6287                 return -ENOMEM;
6288         }
6289
6290         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
6291         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
6292         env->cfg.cur_stack = 1;
6293
6294 peek_stack:
6295         if (env->cfg.cur_stack == 0)
6296                 goto check_state;
6297         t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
6298
6299         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP ||
6300             BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP32) {
6301                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
6302
6303                 if (opcode == BPF_EXIT) {
6304                         goto mark_explored;
6305                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
6306                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6307                         if (ret == 1)
6308                                 goto peek_stack;
6309                         else if (ret < 0)
6310                                 goto err_free;
6311                         if (t + 1 < insn_cnt)
6312                                 init_explored_state(env, t + 1);
6313                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
6314                                 init_explored_state(env, t);
6315                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
6316                                                 env, false);
6317                                 if (ret == 1)
6318                                         goto peek_stack;
6319                                 else if (ret < 0)
6320                                         goto err_free;
6321                         }
6322                 } else if (opcode == BPF_JA) {
6323                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
6324                                 ret = -EINVAL;
6325                                 goto err_free;
6326                         }
6327                         /* unconditional jump with single edge */
6328                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
6329                                         FALLTHROUGH, env, true);
6330                         if (ret == 1)
6331                                 goto peek_stack;
6332                         else if (ret < 0)
6333                                 goto err_free;
6334                         /* unconditional jmp is not a good pruning point,
6335                          * but it's marked, since backtracking needs
6336                          * to record jmp history in is_state_visited().
6337                          */
6338                         init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
6339                         /* tell verifier to check for equivalent states
6340                          * after every call and jump
6341                          */
6342                         if (t + 1 < insn_cnt)
6343                                 init_explored_state(env, t + 1);
6344                 } else {
6345                         /* conditional jump with two edges */
6346                         init_explored_state(env, t);
6347                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
6348                         if (ret == 1)
6349                                 goto peek_stack;
6350                         else if (ret < 0)
6351                                 goto err_free;
6352
6353                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
6354                         if (ret == 1)
6355                                 goto peek_stack;
6356                         else if (ret < 0)
6357                                 goto err_free;
6358                 }
6359         } else {
6360                 /* all other non-branch instructions with single
6361                  * fall-through edge
6362                  */
6363                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6364                 if (ret == 1)
6365                         goto peek_stack;
6366                 else if (ret < 0)
6367                         goto err_free;
6368         }
6369
6370 mark_explored:
6371         insn_state[t] = EXPLORED;
6372         if (env->cfg.cur_stack-- <= 0) {
6373                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
6374                 ret = -EFAULT;
6375                 goto err_free;
6376         }
6377         goto peek_stack;
6378
6379 check_state:
6380         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
6381                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
6382                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
6383                         ret = -EINVAL;
6384                         goto err_free;
6385                 }
6386         }
6387         ret = 0; /* cfg looks good */
6388
6389 err_free:
6390         kvfree(insn_state);
6391         kvfree(insn_stack);
6392         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
6393         return ret;
6394 }
6395
6396 /* The minimum supported BTF func info size */
6397 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
6398 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
6399
6400 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
6401                           const union bpf_attr *attr,
6402                           union bpf_attr __user *uattr)
6403 {
6404         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
6405         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
6406         struct bpf_func_info *krecord;
6407         const struct btf_type *type;
6408         struct bpf_prog *prog;
6409         const struct btf *btf;
6410         void __user *urecord;
6411         u32 prev_offset = 0;
6412         int ret = 0;
6413
6414         nfuncs = attr->func_info_cnt;
6415         if (!nfuncs)
6416                 return 0;
6417
6418         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
6419                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
6420                 return -EINVAL;
6421         }
6422
6423         urec_size = attr->func_info_rec_size;
6424         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
6425             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
6426             urec_size % sizeof(u32)) {
6427                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
6428                 return -EINVAL;
6429         }
6430
6431         prog = env->prog;
6432         btf = prog->aux->btf;
6433
6434         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
6435         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
6436
6437         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6438         if (!krecord)
6439                 return -ENOMEM;
6440
6441         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
6442                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
6443                 if (ret) {
6444                         if (ret == -E2BIG) {
6445                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
6446                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
6447                                  * out the rest of the record.
6448                                  */
6449                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
6450                                         ret = -EFAULT;
6451                         }
6452                         goto err_free;
6453                 }
6454
6455                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
6456                         ret = -EFAULT;
6457                         goto err_free;
6458                 }
6459
6460                 /* check insn_off */
6461                 if (i == 0) {
6462                         if (krecord[i].insn_off) {
6463                                 verbose(env,
6464                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
6465                                         krecord[i].insn_off);
6466                                 ret = -EINVAL;
6467                                 goto err_free;
6468                         }
6469                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
6470                         verbose(env,
6471                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
6472                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
6473                         ret = -EINVAL;
6474                         goto err_free;
6475                 }
6476
6477                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
6478                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
6479                         ret = -EINVAL;
6480                         goto err_free;
6481                 }
6482
6483                 /* check type_id */
6484                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
6485                 if (!type || BTF_INFO_KIND(type->info) != BTF_KIND_FUNC) {
6486                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
6487                                 krecord[i].type_id);
6488                         ret = -EINVAL;
6489                         goto err_free;
6490                 }
6491
6492                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
6493                 urecord += urec_size;
6494         }
6495
6496         prog->aux->func_info = krecord;
6497         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
6498         return 0;
6499
6500 err_free:
6501         kvfree(krecord);
6502         return ret;
6503 }
6504
6505 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
6506 {
6507         int i;
6508
6509         if (!env->prog->aux->func_info)
6510                 return;
6511
6512         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
6513                 env->prog->aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
6514 }
6515
6516 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
6517                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
6518 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
6519
6520 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
6521                           const union bpf_attr *attr,
6522                           union bpf_attr __user *uattr)
6523 {
6524         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
6525         struct bpf_subprog_info *sub;
6526         struct bpf_line_info *linfo;
6527         struct bpf_prog *prog;
6528         const struct btf *btf;
6529         void __user *ulinfo;
6530         int err;
6531
6532         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
6533         if (!nr_linfo)
6534                 return 0;
6535
6536         rec_size = attr->line_info_rec_size;
6537         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
6538             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
6539             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
6540                 return -EINVAL;
6541
6542         /* Need to zero it in case the userspace may
6543          * pass in a smaller bpf_line_info object.
6544          */
6545         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
6546                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6547         if (!linfo)
6548                 return -ENOMEM;
6549
6550         prog = env->prog;
6551         btf = prog->aux->btf;
6552
6553         s = 0;
6554         sub = env->subprog_info;
6555         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
6556         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
6557         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
6558         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
6559                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
6560                 if (err) {
6561                         if (err == -E2BIG) {
6562                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
6563                                 if (put_user(expected_size,
6564                                              &uattr->line_info_rec_size))
6565                                         err = -EFAULT;
6566                         }
6567                         goto err_free;
6568                 }
6569
6570                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
6571                         err = -EFAULT;
6572                         goto err_free;
6573                 }
6574
6575                 /*
6576                  * Check insn_off to ensure
6577                  * 1) strictly increasing AND
6578                  * 2) bounded by prog->len
6579                  *
6580                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
6581                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
6582                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
6583                  * first sub also and the first sub must have
6584                  * subprog_info[0].start == 0.
6585                  */
6586                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
6587                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
6588                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
6589                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
6590                                 prog->len);
6591                         err = -EINVAL;
6592                         goto err_free;
6593                 }
6594
6595                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
6596                         verbose(env,
6597                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
6598                                 i);
6599                         err = -EINVAL;
6600                         goto err_free;
6601                 }
6602
6603                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
6604                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
6605                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
6606                         err = -EINVAL;
6607                         goto err_free;
6608                 }
6609
6610                 if (s != env->subprog_cnt) {
6611                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
6612                                 sub[s].linfo_idx = i;
6613                                 s++;
6614                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
6615                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
6616                                 err = -EINVAL;
6617                                 goto err_free;
6618                         }
6619                 }
6620
6621                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
6622                 ulinfo += rec_size;
6623         }
6624
6625         if (s != env->subprog_cnt) {
6626                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
6627                         env->subprog_cnt - s, s);
6628                 err = -EINVAL;
6629                 goto err_free;
6630         }
6631
6632         prog->aux->linfo = linfo;
6633         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
6634
6635         return 0;
6636
6637 err_free:
6638         kvfree(linfo);
6639         return err;
6640 }
6641
6642 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
6643                           const union bpf_attr *attr,
6644                           union bpf_attr __user *uattr)
6645 {
6646         struct btf *btf;
6647         int err;
6648
6649         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
6650                 return 0;
6651
6652         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
6653         if (IS_ERR(btf))
6654                 return PTR_ERR(btf);
6655         env->prog->aux->btf = btf;
6656
6657         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
6658         if (err)
6659                 return err;
6660
6661         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
6662         if (err)
6663                 return err;
6664
6665         return 0;
6666 }
6667
6668 /* check %cur's range satisfies %old's */
6669 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
6670                          struct bpf_reg_state *cur)
6671 {
6672         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
6673                old->umax_value >= cur->umax_value &&
6674                old->smin_value <= cur->smin_value &&
6675                old->smax_value >= cur->smax_value;
6676 }
6677
6678 /* Maximum number of register states that can exist at once */
6679 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
6680 struct idpair {
6681         u32 old;
6682         u32 cur;
6683 };
6684
6685 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
6686  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
6687  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
6688  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
6689  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
6690  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
6691  * that.
6692  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
6693  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
6694  */
6695 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
6696 {
6697         unsigned int i;
6698
6699         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
6700                 if (!idmap[i].old) {
6701                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
6702                         idmap[i].old = old_id;
6703                         idmap[i].cur = cur_id;
6704                         return true;
6705                 }
6706                 if (idmap[i].old == old_id)
6707                         return idmap[i].cur == cur_id;
6708         }
6709         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
6710         WARN_ON_ONCE(1);
6711         return false;
6712 }
6713
6714 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
6715                              struct bpf_func_state *st)
6716 {
6717         enum bpf_reg_liveness live;
6718         int i, j;
6719
6720         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
6721                 live = st->regs[i].live;
6722                 /* liveness must not touch this register anymore */
6723                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
6724                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
6725                         /* since the register is unused, clear its state
6726                          * to make further comparison simpler
6727                          */
6728                         __mark_reg_not_init(&st->regs[i]);
6729         }
6730
6731         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
6732                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
6733                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
6734                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
6735                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
6736                         __mark_reg_not_init(&st->stack[i].spilled_ptr);
6737                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
6738                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
6739                 }
6740         }
6741 }
6742
6743 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
6744                                  struct bpf_verifier_state *st)
6745 {
6746         int i;
6747
6748         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
6749                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
6750                 return;
6751
6752         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
6753                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
6754 }
6755
6756 /* the parentage chains form a tree.
6757  * the verifier states are added to state lists at given insn and
6758  * pushed into state stack for future exploration.
6759  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
6760  * stored in the state lists have their final liveness state already,
6761  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
6762  * the verifier explores other branches.
6763  * Example:
6764  * 1: r0 = 1
6765  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
6766  * 3: r0 = 2
6767  * 4: exit
6768  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
6769  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
6770  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
6771  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
6772  *
6773  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
6774  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
6775  * time means that all states below this branch were already explored and
6776  * their final liveness markes are already propagated.
6777  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
6778  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
6779  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
6780  * will not be used.
6781  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
6782  * to simplify state merging.
6783  *
6784  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
6785  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
6786  * the callsites
6787  */
6788 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
6789                               struct bpf_verifier_state *cur)
6790 {
6791         struct bpf_verifier_state_list *sl;
6792         int i;
6793
6794         sl = *explored_state(env, insn);
6795         while (sl) {
6796                 if (sl->state.branches)
6797                         goto next;
6798                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
6799                     sl->state.curframe != cur->curframe)
6800                         goto next;
6801                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
6802                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
6803                                 goto next;
6804                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
6805 next:
6806                 sl = sl->next;
6807         }
6808 }
6809
6810 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
6811 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
6812                     struct idpair *idmap)
6813 {
6814         bool equal;
6815
6816         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
6817                 /* explored state didn't use this */
6818                 return true;
6819
6820         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
6821
6822         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
6823                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
6824                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
6825                  */
6826                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
6827
6828         if (equal)
6829                 return true;
6830
6831         if (rold->type == NOT_INIT)
6832                 /* explored state can't have used this */
6833                 return true;
6834         if (rcur->type == NOT_INIT)
6835                 return false;
6836         switch (rold->type) {
6837         case SCALAR_VALUE:
6838                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
6839                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
6840                                 return true;
6841                         /* new val must satisfy old val knowledge */
6842                         return range_within(rold, rcur) &&
6843                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6844                 } else {
6845                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
6846                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
6847                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
6848                          * while pointers are not. We could make this safe in
6849                          * special cases if root is calling us, but it's
6850                          * probably not worth the hassle.
6851                          */
6852                         return false;
6853                 }
6854         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6855                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
6856                  * everything else matches, we are OK.
6857                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
6858                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
6859                  * the rest of the prog is valid for one map element then
6860                  * it's valid for all map elements regardless of the key
6861                  * used in bpf_map_lookup()
6862                  */
6863                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
6864                        range_within(rold, rcur) &&
6865                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6866         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
6867                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
6868                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
6869                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
6870                  * checked, doing so could have affected others with the same
6871                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
6872                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
6873                  */
6874                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
6875                         return false;
6876                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
6877                         return false;
6878                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
6879                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
6880         case PTR_TO_PACKET_META:
6881         case PTR_TO_PACKET:
6882                 if (rcur->type != rold->type)
6883                         return false;
6884                 /* We must have at least as much range as the old ptr
6885                  * did, so that any accesses which were safe before are
6886                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
6887                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
6888                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
6889                  */
6890                 if (rold->range > rcur->range)
6891                         return false;
6892                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
6893                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
6894                  */
6895                 if (rold->off != rcur->off)
6896                         return false;
6897                 /* id relations must be preserved */
6898                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
6899                         return false;
6900                 /* new val must satisfy old val knowledge */
6901                 return range_within(rold, rcur) &&
6902                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
6903         case PTR_TO_CTX:
6904         case CONST_PTR_TO_MAP:
6905         case PTR_TO_PACKET_END:
6906         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
6907         case PTR_TO_SOCKET:
6908         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6909         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6910         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6911         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6912         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6913         case PTR_TO_XDP_SOCK:
6914                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
6915                  * would have accepted
6916                  */
6917         default:
6918                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
6919                 return false;
6920         }
6921
6922         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
6923         WARN_ON_ONCE(1);
6924         return false;
6925 }
6926
6927 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
6928                       struct bpf_func_state *cur,
6929                       struct idpair *idmap)
6930 {
6931         int i, spi;
6932
6933         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
6934          * slots in the current stack, since explored(safe) state
6935          * didn't use them
6936          */
6937         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
6938                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
6939
6940                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
6941                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
6942                         /* explored state didn't use this */
6943                         continue;
6944                 }
6945
6946                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
6947                         continue;
6948
6949                 /* explored stack has more populated slots than current stack
6950                  * and these slots were used
6951                  */
6952                 if (i >= cur->allocated_stack)
6953                         return false;
6954
6955                 /* if old state was safe with misc data in the stack
6956                  * it will be safe with zero-initialized stack.
6957                  * The opposite is not true
6958                  */
6959                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
6960                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
6961                         continue;
6962                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
6963                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
6964                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
6965                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
6966                          * this verifier states are not equivalent,
6967                          * return false to continue verification of this path
6968                          */
6969                         return false;
6970                 if (i % BPF_REG_SIZE)
6971                         continue;
6972                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
6973                         continue;
6974                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
6975                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
6976                              idmap))
6977                         /* when explored and current stack slot are both storing
6978                          * spilled registers, check that stored pointers types
6979                          * are the same as well.
6980                          * Ex: explored safe path could have stored
6981                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
6982                          * but current path has stored:
6983                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
6984                          * such verifier states are not equivalent.
6985                          * return false to continue verification of this path
6986                          */
6987                         return false;
6988         }
6989         return true;
6990 }
6991
6992 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
6993 {
6994         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
6995                 return false;
6996         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
6997                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
6998 }
6999
7000 /* compare two verifier states
7001  *
7002  * all states stored in state_list are known to be valid, since
7003  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
7004  *
7005  * this function is called when verifier exploring different branches of
7006  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
7007  * more strict register state and more strict stack state then this execution
7008  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
7009  * concluded that more strict state leads to valid finish.
7010  *
7011  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
7012  * and explored stack state is more conservative than the current one.
7013  * Example:
7014  *       explored                   current
7015  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
7016  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
7017  *
7018  * In other words if current stack state (one being explored) has more
7019  * valid slots than old one that already passed validation, it means
7020  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
7021  *
7022  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
7023  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
7024  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
7025  */
7026 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
7027                               struct bpf_func_state *cur)
7028 {
7029         struct idpair *idmap;
7030         bool ret = false;
7031         int i;
7032
7033         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
7034         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
7035         if (!idmap)
7036                 return false;
7037
7038         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
7039                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
7040                         goto out_free;
7041         }
7042
7043         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
7044                 goto out_free;
7045
7046         if (!refsafe(old, cur))
7047                 goto out_free;
7048         ret = true;
7049 out_free:
7050         kfree(idmap);
7051         return ret;
7052 }
7053
7054 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
7055                          struct bpf_verifier_state *old,
7056                          struct bpf_verifier_state *cur)
7057 {
7058         int i;
7059
7060         if (old->curframe != cur->curframe)
7061                 return false;
7062
7063         /* Verification state from speculative execution simulation
7064          * must never prune a non-speculative execution one.
7065          */
7066         if (old->speculative && !cur->speculative)
7067                 return false;
7068
7069         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
7070                 return false;
7071
7072         /* for states to be equal callsites have to be the same
7073          * and all frame states need to be equivalent
7074          */
7075         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
7076                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7077                         return false;
7078                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
7079                         return false;
7080         }
7081         return true;
7082 }
7083
7084 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
7085  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
7086  */
7087 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
7088                                   struct bpf_reg_state *reg,
7089                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
7090 {
7091         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
7092         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
7093         int err;
7094
7095         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
7096          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
7097          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
7098          */
7099         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
7100             /* Or if there is no read flag from REG. */
7101             !flag ||
7102             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
7103             parent_flag == flag)
7104                 return 0;
7105
7106         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
7107         if (err)
7108                 return err;
7109
7110         return flag;
7111 }
7112
7113 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
7114  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
7115  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
7116  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
7117  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
7118  * in mark_reg_read() is for.
7119  */
7120 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
7121                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
7122                               struct bpf_verifier_state *vparent)
7123 {
7124         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
7125         struct bpf_func_state *state, *parent;
7126         int i, frame, err = 0;
7127
7128         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
7129                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
7130                      vparent->curframe, vstate->curframe);
7131                 return -EFAULT;
7132         }
7133         /* Propagate read liveness of registers... */
7134         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
7135         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
7136                 parent = vparent->frame[frame];
7137                 state = vstate->frame[frame];
7138                 parent_reg = parent->regs;
7139                 state_reg = state->regs;
7140                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
7141                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
7142                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
7143                                                      &parent_reg[i]);
7144                         if (err < 0)
7145                                 return err;
7146                         if (err == REG_LIVE_READ64)
7147                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
7148                 }
7149
7150                 /* Propagate stack slots. */
7151                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
7152                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7153                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
7154                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7155                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
7156                                                      parent_reg);
7157                         if (err < 0)
7158                                 return err;
7159                 }
7160         }
7161         return 0;
7162 }
7163
7164 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
7165  * propagate them into the current state
7166  */
7167 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
7168                                const struct bpf_verifier_state *old)
7169 {
7170         struct bpf_reg_state *state_reg;
7171         struct bpf_func_state *state;
7172         int i, err = 0;
7173
7174         state = old->frame[old->curframe];
7175         state_reg = state->regs;
7176         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
7177                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7178                     !state_reg->precise)
7179                         continue;
7180                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7181                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
7182                 err = mark_chain_precision(env, i);
7183                 if (err < 0)
7184                         return err;
7185         }
7186
7187         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7188                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
7189                         continue;
7190                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7191                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7192                     !state_reg->precise)
7193                         continue;
7194                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7195                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
7196                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
7197                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
7198                 if (err < 0)
7199                         return err;
7200         }
7201         return 0;
7202 }
7203
7204 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
7205                                  struct bpf_verifier_state *cur)
7206 {
7207         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
7208         int i, fr = cur->curframe;
7209
7210         if (old->curframe != fr)
7211                 return false;
7212
7213         fold = old->frame[fr];
7214         fcur = cur->frame[fr];
7215         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
7216                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
7217                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
7218                         return false;
7219         return true;
7220 }
7221
7222
7223 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
7224 {
7225         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
7226         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
7227         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
7228         int i, j, err, states_cnt = 0;
7229         bool add_new_state = false;
7230
7231         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
7232         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
7233                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
7234                  * be doing state search here
7235                  */
7236                 return 0;
7237
7238         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
7239          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
7240          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
7241          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
7242          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
7243          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
7244          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
7245          */
7246         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
7247             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
7248                 add_new_state = true;
7249
7250         pprev = explored_state(env, insn_idx);
7251         sl = *pprev;
7252
7253         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
7254
7255         while (sl) {
7256                 states_cnt++;
7257                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
7258                         goto next;
7259                 if (sl->state.branches) {
7260                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
7261                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7262                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
7263                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
7264                                 return -EINVAL;
7265                         }
7266                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
7267                          * too often, since different loop iterations have distinct
7268                          * states and may not help future pruning.
7269                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
7270                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
7271                          * The most abusive loop will be:
7272                          * r1 += 1
7273                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
7274                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
7275                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
7276                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
7277                          */
7278                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
7279                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
7280                                 add_new_state = false;
7281                         goto miss;
7282                 }
7283                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7284                         sl->hit_cnt++;
7285                         /* reached equivalent register/stack state,
7286                          * prune the search.
7287                          * Registers read by the continuation are read by us.
7288                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
7289                          * will prevent corresponding reads in the continuation
7290                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
7291                          * own state will get the read marks recorded, but
7292                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
7293                          * this state and will pop a new one.
7294                          */
7295                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
7296
7297                         /* if previous state reached the exit with precision and
7298                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
7299                          * the precision needs to be propagated back in
7300                          * the current state.
7301                          */
7302                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
7303                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
7304                         if (err)
7305                                 return err;
7306                         return 1;
7307                 }
7308 miss:
7309                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
7310                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
7311                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
7312                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
7313                  * and some at the end) to help pruning.
7314                  */
7315                 if (add_new_state)
7316                         sl->miss_cnt++;
7317                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
7318                  * to keep checking from state equivalence point of view.
7319                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
7320                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
7321                  */
7322                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
7323                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
7324                          * speed up verification
7325                          */
7326                         *pprev = sl->next;
7327                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
7328                                 u32 br = sl->state.branches;
7329
7330                                 WARN_ONCE(br,
7331                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
7332                                           br);
7333                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
7334                                 kfree(sl);
7335                                 env->peak_states--;
7336                         } else {
7337                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
7338                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
7339                                  * be freed at the end of verification
7340                                  */
7341                                 sl->next = env->free_list;
7342                                 env->free_list = sl;
7343                         }
7344                         sl = *pprev;
7345                         continue;
7346                 }
7347 next:
7348                 pprev = &sl->next;
7349                 sl = *pprev;
7350         }
7351
7352         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
7353                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
7354
7355         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
7356                 return push_jmp_history(env, cur);
7357
7358         if (!add_new_state)
7359                 return push_jmp_history(env, cur);
7360
7361         /* There were no equivalent states, remember the current one.
7362          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
7363          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
7364          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
7365          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
7366          * again on the way to bpf_exit.
7367          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
7368          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
7369          */
7370         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
7371         if (!new_sl)
7372                 return -ENOMEM;
7373         env->total_states++;
7374         env->peak_states++;
7375         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
7376         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
7377
7378         /* add new state to the head of linked list */
7379         new = &new_sl->state;
7380         err = copy_verifier_state(new, cur);
7381         if (err) {
7382                 free_verifier_state(new, false);
7383                 kfree(new_sl);
7384                 return err;
7385         }
7386         new->insn_idx = insn_idx;
7387         WARN_ONCE(new->branches != 1,
7388                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
7389
7390         cur->parent = new;
7391         cur->first_insn_idx = insn_idx;
7392         clear_jmp_history(cur);
7393         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
7394         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
7395         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
7396          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
7397          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
7398          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
7399          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
7400          * from callee with its full parentage chain, anyway.
7401          */
7402         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
7403          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
7404          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
7405          * their parent and current state never has children yet.  Only
7406          * explored_states can get read marks.)
7407          */
7408         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7409                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7410                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
7411                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7412                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
7413         }
7414
7415         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
7416         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7417                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
7418                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
7419
7420                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7421                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
7422                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
7423                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
7424                 }
7425         }
7426         return 0;
7427 }
7428
7429 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
7430 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
7431 {
7432         switch (type) {
7433         case PTR_TO_CTX:
7434         case PTR_TO_SOCKET:
7435         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7436         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7437         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7438         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7439         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7440         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7441                 return false;
7442         default:
7443                 return true;
7444         }
7445 }
7446
7447 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
7448  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
7449  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
7450  *
7451  * R1 = sock_ptr
7452  * goto X;
7453  * ...
7454  * R1 = some_other_valid_ptr;
7455  * goto X;
7456  * ...
7457  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
7458  */
7459 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
7460 {
7461         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
7462                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
7463 }
7464
7465 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
7466 {
7467         struct bpf_verifier_state *state;
7468         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
7469         struct bpf_reg_state *regs;
7470         int insn_cnt = env->prog->len;
7471         bool do_print_state = false;
7472         int prev_insn_idx = -1;
7473
7474         env->prev_linfo = NULL;
7475
7476         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
7477         if (!state)
7478                 return -ENOMEM;
7479         state->curframe = 0;
7480         state->speculative = false;
7481         state->branches = 1;
7482         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
7483         if (!state->frame[0]) {
7484                 kfree(state);
7485                 return -ENOMEM;
7486         }
7487         env->cur_state = state;
7488         init_func_state(env, state->frame[0],
7489                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
7490                         0 /* frameno */,
7491                         0 /* subprogno, zero == main subprog */);
7492
7493         for (;;) {
7494                 struct bpf_insn *insn;
7495                 u8 class;
7496                 int err;
7497
7498                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
7499                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
7500                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
7501                                 env->insn_idx, insn_cnt);
7502                         return -EFAULT;
7503                 }
7504
7505                 insn = &insns[env->insn_idx];
7506                 class = BPF_CLASS(insn->code);
7507
7508                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
7509                         verbose(env,
7510                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
7511                                 env->insn_processed);
7512                         return -E2BIG;
7513                 }
7514
7515                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
7516                 if (err < 0)
7517                         return err;
7518                 if (err == 1) {
7519                         /* found equivalent state, can prune the search */
7520                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7521                                 if (do_print_state)
7522                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
7523                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7524                                                 env->cur_state->speculative ?
7525                                                 " (speculative execution)" : "");
7526                                 else
7527                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
7528                         }
7529                         goto process_bpf_exit;
7530                 }
7531
7532                 if (signal_pending(current))
7533                         return -EAGAIN;
7534
7535                 if (need_resched())
7536                         cond_resched();
7537
7538                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
7539                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
7540                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7541                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
7542                         else
7543                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
7544                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7545                                         env->cur_state->speculative ?
7546                                         " (speculative execution)" : "");
7547                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
7548                         do_print_state = false;
7549                 }
7550
7551                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7552                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
7553                                 .cb_print       = verbose,
7554                                 .private_data   = env,
7555                         };
7556
7557                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
7558                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
7559                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
7560                 }
7561
7562                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7563                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
7564                                                            env->prev_insn_idx);
7565                         if (err)
7566                                 return err;
7567                 }
7568
7569                 regs = cur_regs(env);
7570                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
7571                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
7572
7573                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
7574                         err = check_alu_op(env, insn);
7575                         if (err)
7576                                 return err;
7577
7578                 } else if (class == BPF_LDX) {
7579                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
7580
7581                         /* check for reserved fields is already done */
7582
7583                         /* check src operand */
7584                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7585                         if (err)
7586                                 return err;
7587
7588                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7589                         if (err)
7590                                 return err;
7591
7592                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
7593
7594                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
7595                          * the state of dst_reg will be updated by this func
7596                          */
7597                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
7598                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7599                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
7600                         if (err)
7601                                 return err;
7602
7603                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7604
7605                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
7606                                 /* saw a valid insn
7607                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
7608                                  * save type to validate intersecting paths
7609                                  */
7610                                 *prev_src_type = src_reg_type;
7611
7612                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
7613                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
7614                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
7615                                  * with different pointer types:
7616                                  * src_reg == ctx in one branch and
7617                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
7618                                  * Reject it.
7619                                  */
7620                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7621                                 return -EINVAL;
7622                         }
7623
7624                 } else if (class == BPF_STX) {
7625                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
7626
7627                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
7628                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
7629                                 if (err)
7630                                         return err;
7631                                 env->insn_idx++;
7632                                 continue;
7633                         }
7634
7635                         /* check src1 operand */
7636                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7637                         if (err)
7638                                 return err;
7639                         /* check src2 operand */
7640                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7641                         if (err)
7642                                 return err;
7643
7644                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
7645
7646                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7647                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7648                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7649                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
7650                         if (err)
7651                                 return err;
7652
7653                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7654
7655                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
7656                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
7657                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
7658                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7659                                 return -EINVAL;
7660                         }
7661
7662                 } else if (class == BPF_ST) {
7663                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
7664                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
7665                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
7666                                 return -EINVAL;
7667                         }
7668                         /* check src operand */
7669                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7670                         if (err)
7671                                 return err;
7672
7673                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
7674                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
7675                                         insn->dst_reg,
7676                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
7677                                 return -EACCES;
7678                         }
7679
7680                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
7681                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
7682                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7683                                                BPF_WRITE, -1, false);
7684                         if (err)
7685                                 return err;
7686
7687                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
7688                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7689
7690                         env->jmps_processed++;
7691                         if (opcode == BPF_CALL) {
7692                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7693                                     insn->off != 0 ||
7694                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
7695                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
7696                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7697                                     class == BPF_JMP32) {
7698                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
7699                                         return -EINVAL;
7700                                 }
7701
7702                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
7703                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
7704                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
7705                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
7706                                         return -EINVAL;
7707                                 }
7708                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
7709                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
7710                                 else
7711                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
7712                                 if (err)
7713                                         return err;
7714
7715                         } else if (opcode == BPF_JA) {
7716                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7717                                     insn->imm != 0 ||
7718                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7719                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7720                                     class == BPF_JMP32) {
7721                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
7722                                         return -EINVAL;
7723                                 }
7724
7725                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
7726                                 continue;
7727
7728                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
7729                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
7730                                     insn->imm != 0 ||
7731                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7732                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
7733                                     class == BPF_JMP32) {
7734                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
7735                                         return -EINVAL;
7736                                 }
7737
7738                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
7739                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
7740                                         return -EINVAL;
7741                                 }
7742
7743                                 if (state->curframe) {
7744                                         /* exit from nested function */
7745                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
7746                                         if (err)
7747                                                 return err;
7748                                         do_print_state = true;
7749                                         continue;
7750                                 }
7751
7752                                 err = check_reference_leak(env);
7753                                 if (err)
7754                                         return err;
7755
7756                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
7757                                  * to return the value from eBPF program.
7758                                  * Make sure that it's readable at this time
7759                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
7760                                  * something into it earlier
7761                                  */
7762                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
7763                                 if (err)
7764                                         return err;
7765
7766                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
7767                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
7768                                         return -EACCES;
7769                                 }
7770
7771                                 err = check_return_code(env);
7772                                 if (err)
7773                                         return err;
7774 process_bpf_exit:
7775                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
7776                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
7777                                                 &env->insn_idx);
7778                                 if (err < 0) {
7779                                         if (err != -ENOENT)
7780                                                 return err;
7781                                         break;
7782                                 } else {
7783                                         do_print_state = true;
7784                                         continue;
7785                                 }
7786                         } else {
7787                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
7788                                 if (err)
7789                                         return err;
7790                         }
7791                 } else if (class == BPF_LD) {
7792                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
7793
7794                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
7795                                 err = check_ld_abs(env, insn);
7796                                 if (err)
7797                                         return err;
7798
7799                         } else if (mode == BPF_IMM) {
7800                                 err = check_ld_imm(env, insn);
7801                                 if (err)
7802                                         return err;
7803
7804                                 env->insn_idx++;
7805                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = true;
7806                         } else {
7807                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
7808                                 return -EINVAL;
7809                         }
7810                 } else {
7811                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
7812                         return -EINVAL;
7813                 }
7814
7815                 env->insn_idx++;
7816         }
7817
7818         env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
7819         return 0;
7820 }
7821
7822 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
7823 {
7824         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
7825                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
7826                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
7827                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
7828 }
7829
7830 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
7831 {
7832         switch (type) {
7833         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
7834         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
7835         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
7836         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
7837                 return true;
7838         default:
7839                 return false;
7840         }
7841 }
7842
7843 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
7844                                         struct bpf_map *map,
7845                                         struct bpf_prog *prog)
7846
7847 {
7848         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
7849          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
7850          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
7851          * triggered.
7852          */
7853         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
7854                 if (!check_map_prealloc(map)) {
7855                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
7856                         return -EINVAL;
7857                 }
7858                 if (map->inner_map_meta &&
7859                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
7860                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
7861                         return -EINVAL;
7862                 }
7863         }
7864
7865         if ((is_tracing_prog_type(prog->type) ||
7866              prog->type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) &&
7867             map_value_has_spin_lock(map)) {
7868                 verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
7869                 return -EINVAL;
7870         }
7871
7872         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
7873             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
7874                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
7875                 return -EINVAL;
7876         }
7877
7878         return 0;
7879 }
7880
7881 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
7882 {
7883         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
7884                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
7885 }
7886
7887 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
7888  * replace them with actual map pointers
7889  */
7890 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
7891 {
7892         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
7893         int insn_cnt = env->prog->len;
7894         int i, j, err;
7895
7896         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
7897         if (err)
7898                 return err;
7899
7900         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
7901                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
7902                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
7903                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
7904                         return -EINVAL;
7905                 }
7906
7907                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
7908                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
7909                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
7910                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
7911                         return -EINVAL;
7912                 }
7913
7914                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
7915                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
7916                         struct bpf_map *map;
7917                         struct fd f;
7918                         u64 addr;
7919
7920                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
7921                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
7922                             insn[1].off != 0) {
7923                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
7924                                 return -EINVAL;
7925                         }
7926
7927                         if (insn[0].src_reg == 0)
7928                                 /* valid generic load 64-bit imm */
7929                                 goto next_insn;
7930
7931                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
7932                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
7933                          */
7934                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
7935                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
7936                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
7937                              insn[1].imm != 0)) {
7938                                 verbose(env,
7939                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
7940                                 return -EINVAL;
7941                         }
7942
7943                         f = fdget(insn[0].imm);
7944                         map = __bpf_map_get(f);
7945                         if (IS_ERR(map)) {
7946                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
7947                                         insn[0].imm);
7948                                 return PTR_ERR(map);
7949                         }
7950
7951                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
7952                         if (err) {
7953                                 fdput(f);
7954                                 return err;
7955                         }
7956
7957                         aux = &env->insn_aux_data[i];
7958                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
7959                                 addr = (unsigned long)map;
7960                         } else {
7961                                 u32 off = insn[1].imm;
7962
7963                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
7964                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
7965                                         fdput(f);
7966                                         return -EINVAL;
7967                                 }
7968
7969                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
7970                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
7971                                         fdput(f);
7972                                         return -EINVAL;
7973                                 }
7974
7975                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
7976                                 if (err) {
7977                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
7978                                                 map->value_size, off);
7979                                         fdput(f);
7980                                         return err;
7981                                 }
7982
7983                                 aux->map_off = off;
7984                                 addr += off;
7985                         }
7986
7987                         insn[0].imm = (u32)addr;
7988                         insn[1].imm = addr >> 32;
7989
7990                         /* check whether we recorded this map already */
7991                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
7992                                 if (env->used_maps[j] == map) {
7993                                         aux->map_index = j;
7994                                         fdput(f);
7995                                         goto next_insn;
7996                                 }
7997                         }
7998
7999                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
8000                                 fdput(f);
8001                                 return -E2BIG;
8002                         }
8003
8004                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
8005                          * the map will be released by release_maps() or it
8006                          * will be used by the valid program until it's unloaded
8007                          * and all maps are released in free_used_maps()
8008                          */
8009                         map = bpf_map_inc(map, false);
8010                         if (IS_ERR(map)) {
8011                                 fdput(f);
8012                                 return PTR_ERR(map);
8013                         }
8014
8015                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
8016                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
8017
8018                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
8019                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog, map)) {
8020                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
8021                                 fdput(f);
8022                                 return -EBUSY;
8023                         }
8024
8025                         fdput(f);
8026 next_insn:
8027                         insn++;
8028                         i++;
8029                         continue;
8030                 }
8031
8032                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
8033                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
8034                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
8035                         return -EINVAL;
8036                 }
8037         }
8038
8039         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
8040          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
8041          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
8042          */
8043         return 0;
8044 }
8045
8046 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
8047 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
8048 {
8049         enum bpf_cgroup_storage_type stype;
8050         int i;
8051
8052         for_each_cgroup_storage_type(stype) {
8053                 if (!env->prog->aux->cgroup_storage[stype])
8054                         continue;
8055                 bpf_cgroup_storage_release(env->prog,
8056                         env->prog->aux->cgroup_storage[stype]);
8057         }
8058
8059         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
8060                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
8061 }
8062
8063 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
8064 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
8065 {
8066         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8067         int insn_cnt = env->prog->len;
8068         int i;
8069
8070         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
8071                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
8072                         insn->src_reg = 0;
8073 }
8074
8075 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
8076  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
8077  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
8078  */
8079 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
8080                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
8081 {
8082         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
8083         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
8084         u32 prog_len;
8085         int i;
8086
8087         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
8088          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
8089          * original insn at old prog.
8090          */
8091         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
8092
8093         if (cnt == 1)
8094                 return 0;
8095         prog_len = new_prog->len;
8096         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
8097                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
8098         if (!new_data)
8099                 return -ENOMEM;
8100         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
8101         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
8102                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
8103         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
8104                 new_data[i].seen = true;
8105                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
8106         }
8107         env->insn_aux_data = new_data;
8108         vfree(old_data);
8109         return 0;
8110 }
8111
8112 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
8113 {
8114         int i;
8115
8116         if (len == 1)
8117                 return;
8118         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
8119         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
8120                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
8121                         continue;
8122                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
8123         }
8124 }
8125
8126 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8127                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
8128 {
8129         struct bpf_prog *new_prog;
8130
8131         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
8132         if (IS_ERR(new_prog)) {
8133                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
8134                         verbose(env,
8135                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
8136                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
8137                 return NULL;
8138         }
8139         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
8140                 return NULL;
8141         adjust_subprog_starts(env, off, len);
8142         return new_prog;
8143 }
8144
8145 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
8146                                               u32 off, u32 cnt)
8147 {
8148         int i, j;
8149
8150         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
8151         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8152                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
8153                         break;
8154         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
8155         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
8156                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
8157                         break;
8158         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
8159          * the front of previous prog
8160          */
8161         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
8162                 j--;
8163
8164         if (j > i) {
8165                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8166                 int move;
8167
8168                 /* move fake 'exit' subprog as well */
8169                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
8170
8171                 memmove(env->subprog_info + i,
8172                         env->subprog_info + j,
8173                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
8174                 env->subprog_cnt -= j - i;
8175
8176                 /* remove func_info */
8177                 if (aux->func_info) {
8178                         move = aux->func_info_cnt - j;
8179
8180                         memmove(aux->func_info + i,
8181                                 aux->func_info + j,
8182                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
8183                         aux->func_info_cnt -= j - i;
8184                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
8185                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
8186                          */
8187                 }
8188         } else {
8189                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
8190                 if (env->subprog_info[i].start == off)
8191                         i++;
8192         }
8193
8194         /* update fake 'exit' subprog as well */
8195         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
8196                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
8197
8198         return 0;
8199 }
8200
8201 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8202                                       u32 cnt)
8203 {
8204         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8205         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
8206         struct bpf_line_info *linfo;
8207
8208         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8209         if (!nr_linfo)
8210                 return 0;
8211
8212         linfo = prog->aux->linfo;
8213
8214         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
8215         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
8216                 if (linfo[i].insn_off >= off)
8217                         break;
8218
8219         l_off = i;
8220         l_cnt = 0;
8221         for (; i < nr_linfo; i++)
8222                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
8223                         l_cnt++;
8224                 else
8225                         break;
8226
8227         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
8228          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
8229          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
8230          */
8231         if (prog->len != off && l_cnt &&
8232             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
8233                 l_cnt--;
8234                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
8235         }
8236
8237         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
8238         if (l_cnt) {
8239                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
8240                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
8241
8242                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
8243                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8244         }
8245
8246         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
8247         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
8248                 linfo[i].insn_off -= cnt;
8249
8250         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
8251         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
8252                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
8253                         /* program may have started in the removed region but
8254                          * may not be fully removed
8255                          */
8256                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
8257                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
8258                         else
8259                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
8260                 }
8261
8262         return 0;
8263 }
8264
8265 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
8266 {
8267         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8268         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
8269         int err;
8270
8271         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8272                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
8273
8274         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
8275         if (err)
8276                 return err;
8277
8278         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
8279         if (err)
8280                 return err;
8281
8282         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
8283         if (err)
8284                 return err;
8285
8286         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
8287                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
8288
8289         return 0;
8290 }
8291
8292 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
8293  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
8294  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
8295  * with 'ja -1'.
8296  *
8297  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
8298  * program and through another bug we would manage to jump there, then
8299  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
8300  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
8301  * code could be located.
8302  */
8303 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8304 {
8305         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8306         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
8307         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8308         const int insn_cnt = env->prog->len;
8309         int i;
8310
8311         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8312                 if (aux_data[i].seen)
8313                         continue;
8314                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
8315         }
8316 }
8317
8318 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
8319 {
8320         u8 op;
8321
8322         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
8323                 return true;
8324
8325         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
8326                 return false;
8327
8328         op = BPF_OP(code);
8329         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
8330 }
8331
8332 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
8333 {
8334         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8335         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8336         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8337         const int insn_cnt = env->prog->len;
8338         int i;
8339
8340         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8341                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
8342                         continue;
8343
8344                 if (!aux_data[i + 1].seen)
8345                         ja.off = insn->off;
8346                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
8347                         ja.off = 0;
8348                 else
8349                         continue;
8350
8351                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8352                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
8353
8354                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
8355         }
8356 }
8357
8358 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8359 {
8360         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8361         int insn_cnt = env->prog->len;
8362         int i, err;
8363
8364         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8365                 int j;
8366
8367                 j = 0;
8368                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
8369                         j++;
8370                 if (!j)
8371                         continue;
8372
8373                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
8374                 if (err)
8375                         return err;
8376                 insn_cnt = env->prog->len;
8377         }
8378
8379         return 0;
8380 }
8381
8382 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
8383 {
8384         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8385         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8386         int insn_cnt = env->prog->len;
8387         int i, err;
8388
8389         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8390                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
8391                         continue;
8392
8393                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
8394                 if (err)
8395                         return err;
8396                 insn_cnt--;
8397                 i--;
8398         }
8399
8400         return 0;
8401 }
8402
8403 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
8404                                          const union bpf_attr *attr)
8405 {
8406         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
8407         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
8408         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
8409         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
8410         struct bpf_prog *new_prog;
8411         bool rnd_hi32;
8412
8413         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
8414         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
8415         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
8416         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
8417         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
8418         for (i = 0; i < len; i++) {
8419                 int adj_idx = i + delta;
8420                 struct bpf_insn insn;
8421
8422                 insn = insns[adj_idx];
8423                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
8424                         u8 code, class;
8425                         u32 imm_rnd;
8426
8427                         if (!rnd_hi32)
8428                                 continue;
8429
8430                         code = insn.code;
8431                         class = BPF_CLASS(code);
8432                         if (insn_no_def(&insn))
8433                                 continue;
8434
8435                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
8436                          *       BPF_STX which has been ruled out in above
8437                          *       check, it is safe to pass NULL here.
8438                          */
8439                         if (is_reg64(env, &insn, insn.dst_reg, NULL, DST_OP)) {
8440                                 if (class == BPF_LD &&
8441                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
8442                                         i++;
8443                                 continue;
8444                         }
8445
8446                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
8447                         if (class == BPF_LDX &&
8448                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
8449                                 continue;
8450
8451                         imm_rnd = get_random_int();
8452                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
8453                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
8454                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = insn.dst_reg;
8455                         patch = rnd_hi32_patch;
8456                         patch_len = 4;
8457                         goto apply_patch_buffer;
8458                 }
8459
8460                 if (!bpf_jit_needs_zext())
8461                         continue;
8462
8463                 zext_patch[0] = insn;
8464                 zext_patch[1].dst_reg = insn.dst_reg;
8465                 zext_patch[1].src_reg = insn.dst_reg;
8466                 patch = zext_patch;
8467                 patch_len = 2;
8468 apply_patch_buffer:
8469                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
8470                 if (!new_prog)
8471                         return -ENOMEM;
8472                 env->prog = new_prog;
8473                 insns = new_prog->insnsi;
8474                 aux = env->insn_aux_data;
8475                 delta += patch_len - 1;
8476         }
8477
8478         return 0;
8479 }
8480
8481 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
8482  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
8483  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
8484  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
8485  */
8486 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
8487 {
8488         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
8489         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
8490         const int insn_cnt = env->prog->len;
8491         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
8492         u32 target_size, size_default, off;
8493         struct bpf_prog *new_prog;
8494         enum bpf_access_type type;
8495         bool is_narrower_load;
8496
8497         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
8498                 if (!ops->gen_prologue) {
8499                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8500                         return -EINVAL;
8501                 }
8502                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
8503                                         env->prog);
8504                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8505                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8506                         return -EINVAL;
8507                 } else if (cnt) {
8508                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
8509                         if (!new_prog)
8510                                 return -ENOMEM;
8511
8512                         env->prog = new_prog;
8513                         delta += cnt - 1;
8514                 }
8515         }
8516
8517         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8518                 return 0;
8519
8520         insn = env->prog->insnsi + delta;
8521
8522         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8523                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
8524
8525                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8526                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8527                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8528                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
8529                         type = BPF_READ;
8530                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8531                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8532                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8533                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
8534                         type = BPF_WRITE;
8535                 else
8536                         continue;
8537
8538                 if (type == BPF_WRITE &&
8539                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
8540                         struct bpf_insn patch[] = {
8541                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
8542                                  * There are no memory dependencies for this store,
8543                                  * since it's only using frame pointer and immediate
8544                                  * constant of zero
8545                                  */
8546                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
8547                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
8548                                            0),
8549                                 /* the original STX instruction will immediately
8550                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
8551                                  */
8552                                 *insn,
8553                         };
8554
8555                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
8556                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
8557                         if (!new_prog)
8558                                 return -ENOMEM;
8559
8560                         delta    += cnt - 1;
8561                         env->prog = new_prog;
8562                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8563                         continue;
8564                 }
8565
8566                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
8567                 case PTR_TO_CTX:
8568                         if (!ops->convert_ctx_access)
8569                                 continue;
8570                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
8571                         break;
8572                 case PTR_TO_SOCKET:
8573                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
8574                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
8575                         break;
8576                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
8577                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
8578                         break;
8579                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
8580                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
8581                         break;
8582                 default:
8583                         continue;
8584                 }
8585
8586                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
8587                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
8588
8589                 /* If the read access is a narrower load of the field,
8590                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
8591                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
8592                  * we will apply proper mask to the result.
8593                  */
8594                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
8595                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
8596                 off = insn->off;
8597                 if (is_narrower_load) {
8598                         u8 size_code;
8599
8600                         if (type == BPF_WRITE) {
8601                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
8602                                 return -EINVAL;
8603                         }
8604
8605                         size_code = BPF_H;
8606                         if (ctx_field_size == 4)
8607                                 size_code = BPF_W;
8608                         else if (ctx_field_size == 8)
8609                                 size_code = BPF_DW;
8610
8611                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
8612                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
8613                 }
8614
8615                 target_size = 0;
8616                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
8617                                          &target_size);
8618                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
8619                     (ctx_field_size && !target_size)) {
8620                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8621                         return -EINVAL;
8622                 }
8623
8624                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
8625                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_load_shift(off, size,
8626                                                              size_default);
8627                         if (ctx_field_size <= 4) {
8628                                 if (shift)
8629                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
8630                                                                         insn->dst_reg,
8631                                                                         shift);
8632                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8633                                                                 (1 << size * 8) - 1);
8634                         } else {
8635                                 if (shift)
8636                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
8637                                                                         insn->dst_reg,
8638                                                                         shift);
8639                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
8640                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
8641                         }
8642                 }
8643
8644                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8645                 if (!new_prog)
8646                         return -ENOMEM;
8647
8648                 delta += cnt - 1;
8649
8650                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
8651                 env->prog = new_prog;
8652                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8653         }
8654
8655         return 0;
8656 }
8657
8658 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
8659 {
8660         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
8661         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
8662         struct bpf_insn *insn;
8663         void *old_bpf_func;
8664         int err;
8665
8666         if (env->subprog_cnt <= 1)
8667                 return 0;
8668
8669         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8670                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8671                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8672                         continue;
8673                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
8674                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
8675                  * propagated in any case.
8676                  */
8677                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
8678                 if (subprog < 0) {
8679                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
8680                                   i + insn->imm + 1);
8681                         return -EFAULT;
8682                 }
8683                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
8684                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
8685                  */
8686                 insn->off = subprog;
8687                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
8688                  * to interpreter will be needed
8689                  */
8690                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
8691                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
8692                 insn->imm = 1;
8693         }
8694
8695         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
8696         if (err)
8697                 goto out_undo_insn;
8698
8699         err = -ENOMEM;
8700         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
8701         if (!func)
8702                 goto out_undo_insn;
8703
8704         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8705                 subprog_start = subprog_end;
8706                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
8707
8708                 len = subprog_end - subprog_start;
8709                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
8710                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
8711                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
8712                  * func[i]->aux->stats will never be accessed and stays NULL
8713                  */
8714                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
8715                 if (!func[i])
8716                         goto out_free;
8717                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
8718                        len * sizeof(struct bpf_insn));
8719                 func[i]->type = prog->type;
8720                 func[i]->len = len;
8721                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
8722                         goto out_free;
8723                 func[i]->is_func = 1;
8724                 func[i]->aux->func_idx = i;
8725                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
8726                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
8727                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
8728
8729                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
8730                  * Long term would need debug info to populate names
8731                  */
8732                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
8733                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
8734                 func[i]->jit_requested = 1;
8735                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
8736                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8737                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
8738                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
8739                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
8740                 if (!func[i]->jited) {
8741                         err = -ENOTSUPP;
8742                         goto out_free;
8743                 }
8744                 cond_resched();
8745         }
8746         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
8747          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
8748          * run last pass of JIT
8749          */
8750         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8751                 insn = func[i]->insnsi;
8752                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
8753                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8754                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8755                                 continue;
8756                         subprog = insn->off;
8757                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
8758                                     __bpf_call_base;
8759                 }
8760
8761                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
8762                  * of the JITed images for each function in the program
8763                  *
8764                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
8765                  * might not be large enough to hold the offset of the start
8766                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
8767                  *
8768                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
8769                  * by using its subprog id, available from the off field of
8770                  * the call instruction, as an index for this list
8771                  */
8772                 func[i]->aux->func = func;
8773                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
8774         }
8775         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8776                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
8777                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
8778                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
8779                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
8780                         err = -ENOTSUPP;
8781                         goto out_free;
8782                 }
8783                 cond_resched();
8784         }
8785
8786         /* finally lock prog and jit images for all functions and
8787          * populate kallsysm
8788          */
8789         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
8790                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
8791                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
8792         }
8793
8794         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
8795          * prog consistent for later dump requests, so they can
8796          * later look the same as if they were interpreted only.
8797          */
8798         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8799                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8800                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8801                         continue;
8802                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
8803                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
8804                 insn->imm = subprog;
8805         }
8806
8807         prog->jited = 1;
8808         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
8809         prog->aux->func = func;
8810         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
8811         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
8812         return 0;
8813 out_free:
8814         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8815                 if (func[i])
8816                         bpf_jit_free(func[i]);
8817         kfree(func);
8818 out_undo_insn:
8819         /* cleanup main prog to be interpreted */
8820         prog->jit_requested = 0;
8821         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
8822                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8823                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8824                         continue;
8825                 insn->off = 0;
8826                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
8827         }
8828         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
8829         return err;
8830 }
8831
8832 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
8833 {
8834 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
8835         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8836         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
8837         int i, depth;
8838 #endif
8839         int err = 0;
8840
8841         if (env->prog->jit_requested &&
8842             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
8843                 err = jit_subprogs(env);
8844                 if (err == 0)
8845                         return 0;
8846                 if (err == -EFAULT)
8847                         return err;
8848         }
8849 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
8850         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
8851                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
8852                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
8853                         continue;
8854                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
8855                 if (depth < 0)
8856                         return depth;
8857                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
8858         }
8859         err = 0;
8860 #endif
8861         return err;
8862 }
8863
8864 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
8865  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
8866  *
8867  * this function is called after eBPF program passed verification
8868  */
8869 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
8870 {
8871         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8872         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
8873         const struct bpf_func_proto *fn;
8874         const int insn_cnt = prog->len;
8875         const struct bpf_map_ops *ops;
8876         struct bpf_insn_aux_data *aux;
8877         struct bpf_insn insn_buf[16];
8878         struct bpf_prog *new_prog;
8879         struct bpf_map *map_ptr;
8880         int i, cnt, delta = 0;
8881
8882         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8883                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
8884                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
8885                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
8886                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
8887                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
8888                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
8889                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
8890                                 /* Rx div 0 -> 0 */
8891                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
8892                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
8893                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
8894                                 *insn,
8895                         };
8896                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
8897                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
8898                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
8899                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
8900                                 *insn,
8901                         };
8902                         struct bpf_insn *patchlet;
8903
8904                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
8905                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
8906                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
8907                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
8908                         } else {
8909                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
8910                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
8911                         }
8912
8913                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
8914                         if (!new_prog)
8915                                 return -ENOMEM;
8916
8917                         delta    += cnt - 1;
8918                         env->prog = prog = new_prog;
8919                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8920                         continue;
8921                 }
8922
8923                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
8924                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
8925                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
8926                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
8927                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8928                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8929                                 return -EINVAL;
8930                         }
8931
8932                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8933                         if (!new_prog)
8934                                 return -ENOMEM;
8935
8936                         delta    += cnt - 1;
8937                         env->prog = prog = new_prog;
8938                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8939                         continue;
8940                 }
8941
8942                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
8943                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
8944                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
8945                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
8946                         struct bpf_insn insn_buf[16];
8947                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
8948                         bool issrc, isneg;
8949                         u32 off_reg;
8950
8951                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
8952                         if (!aux->alu_state ||
8953                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
8954                                 continue;
8955
8956                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
8957                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
8958                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
8959
8960                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
8961                         if (isneg)
8962                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
8963                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
8964                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
8965                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
8966                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
8967                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
8968                         if (issrc) {
8969                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
8970                                                          off_reg);
8971                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
8972                         } else {
8973                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
8974                                                          BPF_REG_AX);
8975                         }
8976                         if (isneg)
8977                                 insn->code = insn->code == code_add ?
8978                                              code_sub : code_add;
8979                         *patch++ = *insn;
8980                         if (issrc && isneg)
8981                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
8982                         cnt = patch - insn_buf;
8983
8984                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
8985                         if (!new_prog)
8986                                 return -ENOMEM;
8987
8988                         delta    += cnt - 1;
8989                         env->prog = prog = new_prog;
8990                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8991                         continue;
8992                 }
8993
8994                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
8995                         continue;
8996                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
8997                         continue;
8998
8999                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
9000                         prog->dst_needed = 1;
9001                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
9002                         bpf_user_rnd_init_once();
9003                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
9004                         prog->kprobe_override = 1;
9005                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
9006                         /* If we tail call into other programs, we
9007                          * cannot make any assumptions since they can
9008                          * be replaced dynamically during runtime in
9009                          * the program array.
9010                          */
9011                         prog->cb_access = 1;
9012                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
9013                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
9014
9015                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
9016                          * conditional branch in the interpeter for every normal
9017                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
9018                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
9019                          */
9020                         insn->imm = 0;
9021                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
9022
9023                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9024                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
9025                                 continue;
9026
9027                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
9028                          * emit two extra insns:
9029                          * if (index >= max_entries) goto out;
9030                          * index &= array->index_mask;
9031                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
9032                          */
9033                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
9034                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
9035                                 return -EINVAL;
9036                         }
9037
9038                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
9039                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
9040                                                   map_ptr->max_entries, 2);
9041                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
9042                                                     container_of(map_ptr,
9043                                                                  struct bpf_array,
9044                                                                  map)->index_mask);
9045                         insn_buf[2] = *insn;
9046                         cnt = 3;
9047                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9048                         if (!new_prog)
9049                                 return -ENOMEM;
9050
9051                         delta    += cnt - 1;
9052                         env->prog = prog = new_prog;
9053                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9054                         continue;
9055                 }
9056
9057                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
9058                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
9059                  * only.
9060                  */
9061                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
9062                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
9063                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
9064                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
9065                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
9066                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
9067                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
9068                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9069                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
9070                                 goto patch_call_imm;
9071
9072                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_state);
9073                         ops = map_ptr->ops;
9074                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
9075                             ops->map_gen_lookup) {
9076                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
9077                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9078                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9079                                         return -EINVAL;
9080                                 }
9081
9082                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
9083                                                                insn_buf, cnt);
9084                                 if (!new_prog)
9085                                         return -ENOMEM;
9086
9087                                 delta    += cnt - 1;
9088                                 env->prog = prog = new_prog;
9089                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9090                                 continue;
9091                         }
9092
9093                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
9094                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9095                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
9096                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9097                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
9098                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
9099                                               u64 flags))NULL));
9100                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
9101                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
9102                                               u64 flags))NULL));
9103                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
9104                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9105                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
9106                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9107
9108                         switch (insn->imm) {
9109                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
9110                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
9111                                             __bpf_call_base;
9112                                 continue;
9113                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
9114                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
9115                                             __bpf_call_base;
9116                                 continue;
9117                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
9118                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
9119                                             __bpf_call_base;
9120                                 continue;
9121                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
9122                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
9123                                             __bpf_call_base;
9124                                 continue;
9125                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
9126                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
9127                                             __bpf_call_base;
9128                                 continue;
9129                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
9130                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
9131                                             __bpf_call_base;
9132                                 continue;
9133                         }
9134
9135                         goto patch_call_imm;
9136                 }
9137
9138 patch_call_imm:
9139                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
9140                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
9141                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
9142                  */
9143                 if (!fn->func) {
9144                         verbose(env,
9145                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
9146                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
9147                         return -EFAULT;
9148                 }
9149                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
9150         }
9151
9152         return 0;
9153 }
9154
9155 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
9156 {
9157         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
9158         int i;
9159
9160         sl = env->free_list;
9161         while (sl) {
9162                 sln = sl->next;
9163                 free_verifier_state(&sl->state, false);
9164                 kfree(sl);
9165                 sl = sln;
9166         }
9167
9168         if (!env->explored_states)
9169                 return;
9170
9171         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
9172                 sl = env->explored_states[i];
9173
9174                 while (sl) {
9175                         sln = sl->next;
9176                         free_verifier_state(&sl->state, false);
9177                         kfree(sl);
9178                         sl = sln;
9179                 }
9180         }
9181
9182         kvfree(env->explored_states);
9183 }
9184
9185 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
9186 {
9187         int i;
9188
9189         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
9190                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
9191                         div_u64(env->verification_time, 1000));
9192                 verbose(env, "stack depth ");
9193                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9194                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
9195
9196                         verbose(env, "%d", depth);
9197                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
9198                                 verbose(env, "+");
9199                 }
9200                 verbose(env, "\n");
9201         }
9202         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
9203                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
9204                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
9205                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
9206                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
9207 }
9208
9209 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
9210               union bpf_attr __user *uattr)
9211 {
9212         u64 start_time = ktime_get_ns();
9213         struct bpf_verifier_env *env;
9214         struct bpf_verifier_log *log;
9215         int i, len, ret = -EINVAL;
9216         bool is_priv;
9217
9218         /* no program is valid */
9219         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
9220                 return -EINVAL;
9221
9222         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
9223          * allocate/free it every time bpf_check() is called
9224          */
9225         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
9226         if (!env)
9227                 return -ENOMEM;
9228         log = &env->log;
9229
9230         len = (*prog)->len;
9231         env->insn_aux_data =
9232                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
9233         ret = -ENOMEM;
9234         if (!env->insn_aux_data)
9235                 goto err_free_env;
9236         for (i = 0; i < len; i++)
9237                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
9238         env->prog = *prog;
9239         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
9240         is_priv = capable(CAP_SYS_ADMIN);
9241
9242         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
9243         if (!is_priv)
9244                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
9245
9246         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
9247                 /* user requested verbose verifier output
9248                  * and supplied buffer to store the verification trace
9249                  */
9250                 log->level = attr->log_level;
9251                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
9252                 log->len_total = attr->log_size;
9253
9254                 ret = -EINVAL;
9255                 /* log attributes have to be sane */
9256                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
9257                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
9258                         goto err_unlock;
9259         }
9260
9261         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
9262         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
9263                 env->strict_alignment = true;
9264         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
9265                 env->strict_alignment = false;
9266
9267         env->allow_ptr_leaks = is_priv;
9268
9269         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
9270         if (ret < 0)
9271                 goto skip_full_check;
9272
9273         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9274                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
9275                 if (ret)
9276                         goto skip_full_check;
9277         }
9278
9279         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
9280                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
9281                                        GFP_USER);
9282         ret = -ENOMEM;
9283         if (!env->explored_states)
9284                 goto skip_full_check;
9285
9286         ret = check_subprogs(env);
9287         if (ret < 0)
9288                 goto skip_full_check;
9289
9290         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
9291         if (ret < 0)
9292                 goto skip_full_check;
9293
9294         ret = check_cfg(env);
9295         if (ret < 0)
9296                 goto skip_full_check;
9297
9298         ret = do_check(env);
9299         if (env->cur_state) {
9300                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
9301                 env->cur_state = NULL;
9302         }
9303
9304         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
9305                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
9306
9307 skip_full_check:
9308         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
9309         free_states(env);
9310
9311         if (ret == 0)
9312                 ret = check_max_stack_depth(env);
9313
9314         /* instruction rewrites happen after this point */
9315         if (is_priv) {
9316                 if (ret == 0)
9317                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
9318                 if (ret == 0)
9319                         ret = opt_remove_dead_code(env);
9320                 if (ret == 0)
9321                         ret = opt_remove_nops(env);
9322         } else {
9323                 if (ret == 0)
9324                         sanitize_dead_code(env);
9325         }
9326
9327         if (ret == 0)
9328                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
9329                 ret = convert_ctx_accesses(env);
9330
9331         if (ret == 0)
9332                 ret = fixup_bpf_calls(env);
9333
9334         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
9335          * insns could be handled correctly.
9336          */
9337         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9338                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
9339                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
9340                                                                      : false;
9341         }
9342
9343         if (ret == 0)
9344                 ret = fixup_call_args(env);
9345
9346         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
9347         print_verification_stats(env);
9348
9349         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
9350                 ret = -ENOSPC;
9351         if (log->level && !log->ubuf) {
9352                 ret = -EFAULT;
9353                 goto err_release_maps;
9354         }
9355
9356         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
9357                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
9358                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
9359                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
9360                                                           GFP_KERNEL);
9361
9362                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
9363                         ret = -ENOMEM;
9364                         goto err_release_maps;
9365                 }
9366
9367                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
9368                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
9369                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
9370
9371                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
9372                  * bpf_ld_imm64 instructions
9373                  */
9374                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
9375         }
9376
9377         if (ret == 0)
9378                 adjust_btf_func(env);
9379
9380 err_release_maps:
9381         if (!env->prog->aux->used_maps)
9382                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
9383                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
9384                  */
9385                 release_maps(env);
9386         *prog = env->prog;
9387 err_unlock:
9388         if (!is_priv)
9389                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
9390         vfree(env->insn_aux_data);
9391 err_free_env:
9392         kfree(env);
9393         return ret;
9394 }