bpf: Verifier, do_refine_retval_range may clamp umin to 0 incorrectly
[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 #include <linux/error-injection.h>
23 #include <linux/bpf_lsm.h>
24
25 #include "disasm.h"
26
27 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
28 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name, prog_ctx_type, kern_ctx_type) \
29         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
30 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
31 #include <linux/bpf_types.h>
32 #undef BPF_PROG_TYPE
33 #undef BPF_MAP_TYPE
34 };
35
36 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
37  * instruction by instruction and updates register/stack state.
38  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
39  *
40  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
41  * It rejects the following programs:
42  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
43  * - if loop is present (detected via back-edge)
44  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
45  * - out of bounds or malformed jumps
46  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
47  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
48  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
49  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
50  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
51  *
52  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
53  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
54  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
55  * copied to R1.
56  *
57  * All registers are 64-bit.
58  * R0 - return register
59  * R1-R5 argument passing registers
60  * R6-R9 callee saved registers
61  * R10 - frame pointer read-only
62  *
63  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
64  * and has type PTR_TO_CTX.
65  *
66  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
67  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
68  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
69  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
70  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
71  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
72  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
73  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
74  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
75  *
76  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
77  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
78  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
79  *
80  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
81  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
82  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
83  *
84  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
85  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
86  *
87  * registers used to pass values to function calls are checked against
88  * function argument constraints.
89  *
90  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
91  * It means that the register type passed to this function must be
92  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
93  * 'pointer to map element key'
94  *
95  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
96  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
97  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
98  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
99  *
100  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
101  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
102  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
103  * the helper function as a pointer to map element key.
104  *
105  * On the kernel side the helper function looks like:
106  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
107  * {
108  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
109  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
110  *    void *value;
111  *
112  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
113  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
114  *    the stack of eBPF program.
115  * }
116  *
117  * Corresponding eBPF program may look like:
118  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
119  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
120  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
121  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
122  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
123  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
124  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
125  *
126  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
127  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
128  * and were initialized prior to this call.
129  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
130  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
131  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
132  * returns ether pointer to map value or NULL.
133  *
134  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
135  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
136  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
137  * branch. See check_cond_jmp_op().
138  *
139  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
140  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
141  *
142  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
143  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
144  * the BPF program:
145  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
146  *
147  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
148  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
149  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
150  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
151  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
152  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
153  *
154  * For each helper function that allocates a reference, such as
155  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
156  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
157  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
158  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
159  */
160
161 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
162 struct bpf_verifier_stack_elem {
163         /* verifer state is 'st'
164          * before processing instruction 'insn_idx'
165          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
166          */
167         struct bpf_verifier_state st;
168         int insn_idx;
169         int prev_insn_idx;
170         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
171 };
172
173 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
174 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
175
176 #define BPF_MAP_KEY_POISON      (1ULL << 63)
177 #define BPF_MAP_KEY_SEEN        (1ULL << 62)
178
179 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
180 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
181                                           POISON_POINTER_DELTA))
182 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
183
184 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
185 {
186         return BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
187 }
188
189 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
190 {
191         return aux->map_ptr_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
192 }
193
194 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
195                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
196 {
197         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
198         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
199         aux->map_ptr_state = (unsigned long)map |
200                              (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
201 }
202
203 static bool bpf_map_key_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
204 {
205         return aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_POISON;
206 }
207
208 static bool bpf_map_key_unseen(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
209 {
210         return !(aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_SEEN);
211 }
212
213 static u64 bpf_map_key_immediate(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
214 {
215         return aux->map_key_state & ~(BPF_MAP_KEY_SEEN | BPF_MAP_KEY_POISON);
216 }
217
218 static void bpf_map_key_store(struct bpf_insn_aux_data *aux, u64 state)
219 {
220         bool poisoned = bpf_map_key_poisoned(aux);
221
222         aux->map_key_state = state | BPF_MAP_KEY_SEEN |
223                              (poisoned ? BPF_MAP_KEY_POISON : 0ULL);
224 }
225
226 struct bpf_call_arg_meta {
227         struct bpf_map *map_ptr;
228         bool raw_mode;
229         bool pkt_access;
230         int regno;
231         int access_size;
232         u64 msize_max_value;
233         int ref_obj_id;
234         int func_id;
235         u32 btf_id;
236 };
237
238 struct btf *btf_vmlinux;
239
240 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
241
242 static const struct bpf_line_info *
243 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
244 {
245         const struct bpf_line_info *linfo;
246         const struct bpf_prog *prog;
247         u32 i, nr_linfo;
248
249         prog = env->prog;
250         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
251
252         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
253                 return NULL;
254
255         linfo = prog->aux->linfo;
256         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
257                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
258                         break;
259
260         return &linfo[i - 1];
261 }
262
263 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
264                        va_list args)
265 {
266         unsigned int n;
267
268         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
269
270         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
271                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
272
273         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
274         log->kbuf[n] = '\0';
275
276         if (log->level == BPF_LOG_KERNEL) {
277                 pr_err("BPF:%s\n", log->kbuf);
278                 return;
279         }
280         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
281                 log->len_used += n;
282         else
283                 log->ubuf = NULL;
284 }
285
286 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
287  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
288  * so the user can figure out what's wrong with the program
289  */
290 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
291                                            const char *fmt, ...)
292 {
293         va_list args;
294
295         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
296                 return;
297
298         va_start(args, fmt);
299         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
300         va_end(args);
301 }
302 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
303
304 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
305 {
306         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
307         va_list args;
308
309         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
310                 return;
311
312         va_start(args, fmt);
313         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
314         va_end(args);
315 }
316
317 __printf(2, 3) void bpf_log(struct bpf_verifier_log *log,
318                             const char *fmt, ...)
319 {
320         va_list args;
321
322         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
323                 return;
324
325         va_start(args, fmt);
326         bpf_verifier_vlog(log, fmt, args);
327         va_end(args);
328 }
329
330 static const char *ltrim(const char *s)
331 {
332         while (isspace(*s))
333                 s++;
334
335         return s;
336 }
337
338 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
339                                          u32 insn_off,
340                                          const char *prefix_fmt, ...)
341 {
342         const struct bpf_line_info *linfo;
343
344         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
345                 return;
346
347         linfo = find_linfo(env, insn_off);
348         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
349                 return;
350
351         if (prefix_fmt) {
352                 va_list args;
353
354                 va_start(args, prefix_fmt);
355                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
356                 va_end(args);
357         }
358
359         verbose(env, "%s\n",
360                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
361                                          linfo->line_off)));
362
363         env->prev_linfo = linfo;
364 }
365
366 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
367 {
368         return type == PTR_TO_PACKET ||
369                type == PTR_TO_PACKET_META;
370 }
371
372 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
373 {
374         return type == PTR_TO_SOCKET ||
375                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
376                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
377                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
378 }
379
380 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
381 {
382         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
383                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
384                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
385                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
386 }
387
388 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
389 {
390         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
391                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
392 }
393
394 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
395 {
396         return type == PTR_TO_SOCKET ||
397                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
398                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
399                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
400 }
401
402 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
403 {
404         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
405 }
406
407 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
408  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
409  * released by release_reference().
410  */
411 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
412 {
413         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
414 }
415
416 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
417 {
418         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
419                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
420                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp;
421 }
422
423 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
424 {
425         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
426                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock;
427 }
428
429 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
430 static const char * const reg_type_str[] = {
431         [NOT_INIT]              = "?",
432         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
433         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
434         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
435         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
436         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
437         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
438         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
439         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
440         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
441         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
442         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
443         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
444         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
445         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
446         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
447         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
448         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
449         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
450         [PTR_TO_BTF_ID]         = "ptr_",
451 };
452
453 static char slot_type_char[] = {
454         [STACK_INVALID] = '?',
455         [STACK_SPILL]   = 'r',
456         [STACK_MISC]    = 'm',
457         [STACK_ZERO]    = '0',
458 };
459
460 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
461                            enum bpf_reg_liveness live)
462 {
463         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
464             verbose(env, "_");
465         if (live & REG_LIVE_READ)
466                 verbose(env, "r");
467         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
468                 verbose(env, "w");
469         if (live & REG_LIVE_DONE)
470                 verbose(env, "D");
471 }
472
473 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
474                                    const struct bpf_reg_state *reg)
475 {
476         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
477
478         return cur->frame[reg->frameno];
479 }
480
481 const char *kernel_type_name(u32 id)
482 {
483         return btf_name_by_offset(btf_vmlinux,
484                                   btf_type_by_id(btf_vmlinux, id)->name_off);
485 }
486
487 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
488                                  const struct bpf_func_state *state)
489 {
490         const struct bpf_reg_state *reg;
491         enum bpf_reg_type t;
492         int i;
493
494         if (state->frameno)
495                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
496         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
497                 reg = &state->regs[i];
498                 t = reg->type;
499                 if (t == NOT_INIT)
500                         continue;
501                 verbose(env, " R%d", i);
502                 print_liveness(env, reg->live);
503                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
504                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
505                         verbose(env, "P");
506                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
507                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
508                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
509                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
510                 } else {
511                         if (t == PTR_TO_BTF_ID)
512                                 verbose(env, "%s", kernel_type_name(reg->btf_id));
513                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
514                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
515                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
516                         if (t != SCALAR_VALUE)
517                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
518                         if (type_is_pkt_pointer(t))
519                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
520                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
521                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
522                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
523                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
524                                         reg->map_ptr->key_size,
525                                         reg->map_ptr->value_size);
526                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
527                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
528                                  * could be a pointer whose offset is too big
529                                  * for reg->off
530                                  */
531                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
532                         } else {
533                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
534                                     reg->smin_value != S64_MIN)
535                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
536                                                 (long long)reg->smin_value);
537                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
538                                     reg->smax_value != S64_MAX)
539                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
540                                                 (long long)reg->smax_value);
541                                 if (reg->umin_value != 0)
542                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
543                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
544                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
545                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
546                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
547                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
548                                         char tn_buf[48];
549
550                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
551                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
552                                 }
553                         }
554                         verbose(env, ")");
555                 }
556         }
557         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
558                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
559                 bool valid = false;
560                 int j;
561
562                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
563                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
564                                 valid = true;
565                         types_buf[j] = slot_type_char[
566                                         state->stack[i].slot_type[j]];
567                 }
568                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
569                 if (!valid)
570                         continue;
571                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
572                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
573                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
574                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
575                         t = reg->type;
576                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
577                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
578                                 verbose(env, "P");
579                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
580                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
581                 } else {
582                         verbose(env, "=%s", types_buf);
583                 }
584         }
585         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
586                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
587                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
588                         if (state->refs[i].id)
589                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
590         }
591         verbose(env, "\n");
592 }
593
594 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
595 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
596                                const struct bpf_func_state *src)        \
597 {                                                                       \
598         if (!src->FIELD)                                                \
599                 return 0;                                               \
600         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
601                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
602                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
603                 return -EFAULT;                                         \
604         }                                                               \
605         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
606                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
607         return 0;                                                       \
608 }
609 /* copy_reference_state() */
610 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
611 /* copy_stack_state() */
612 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
613 #undef COPY_STATE_FN
614
615 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
616 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
617                                   bool copy_old)                        \
618 {                                                                       \
619         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
620         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
621         int slot = size / SIZE;                                         \
622                                                                         \
623         if (size <= old_size || !size) {                                \
624                 if (copy_old)                                           \
625                         return 0;                                       \
626                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
627                 if (!size && old_size) {                                \
628                         kfree(state->FIELD);                            \
629                         state->FIELD = NULL;                            \
630                 }                                                       \
631                 return 0;                                               \
632         }                                                               \
633         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
634                                     GFP_KERNEL);                        \
635         if (!new_##FIELD)                                               \
636                 return -ENOMEM;                                         \
637         if (copy_old) {                                                 \
638                 if (state->FIELD)                                       \
639                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
640                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
641                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
642                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
643         }                                                               \
644         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
645         kfree(state->FIELD);                                            \
646         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
647         return 0;                                                       \
648 }
649 /* realloc_reference_state() */
650 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
651 /* realloc_stack_state() */
652 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
653 #undef REALLOC_STATE_FN
654
655 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
656  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
657  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
658  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
659  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
660  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
661  */
662 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
663                               int refs_size, bool copy_old)
664 {
665         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
666         if (err)
667                 return err;
668         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
669 }
670
671 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
672  * this new pointer reference.
673  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
674  * On failure, returns a negative errno.
675  */
676 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
677 {
678         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
679         int new_ofs = state->acquired_refs;
680         int id, err;
681
682         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
683         if (err)
684                 return err;
685         id = ++env->id_gen;
686         state->refs[new_ofs].id = id;
687         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
688
689         return id;
690 }
691
692 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
693 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
694 {
695         int i, last_idx;
696
697         last_idx = state->acquired_refs - 1;
698         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
699                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
700                         if (last_idx && i != last_idx)
701                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
702                                        sizeof(*state->refs));
703                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
704                         state->acquired_refs--;
705                         return 0;
706                 }
707         }
708         return -EINVAL;
709 }
710
711 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
712                                     struct bpf_func_state *src)
713 {
714         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
715         if (err)
716                 return err;
717         err = copy_reference_state(dst, src);
718         if (err)
719                 return err;
720         return 0;
721 }
722
723 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
724 {
725         if (!state)
726                 return;
727         kfree(state->refs);
728         kfree(state->stack);
729         kfree(state);
730 }
731
732 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
733 {
734         kfree(state->jmp_history);
735         state->jmp_history = NULL;
736         state->jmp_history_cnt = 0;
737 }
738
739 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
740                                 bool free_self)
741 {
742         int i;
743
744         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
745                 free_func_state(state->frame[i]);
746                 state->frame[i] = NULL;
747         }
748         clear_jmp_history(state);
749         if (free_self)
750                 kfree(state);
751 }
752
753 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
754  * when necessary to accommodate larger src stack
755  */
756 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
757                            const struct bpf_func_state *src)
758 {
759         int err;
760
761         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
762                                  false);
763         if (err)
764                 return err;
765         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
766         err = copy_reference_state(dst, src);
767         if (err)
768                 return err;
769         return copy_stack_state(dst, src);
770 }
771
772 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
773                                const struct bpf_verifier_state *src)
774 {
775         struct bpf_func_state *dst;
776         u32 jmp_sz = sizeof(struct bpf_idx_pair) * src->jmp_history_cnt;
777         int i, err;
778
779         if (dst_state->jmp_history_cnt < src->jmp_history_cnt) {
780                 kfree(dst_state->jmp_history);
781                 dst_state->jmp_history = kmalloc(jmp_sz, GFP_USER);
782                 if (!dst_state->jmp_history)
783                         return -ENOMEM;
784         }
785         memcpy(dst_state->jmp_history, src->jmp_history, jmp_sz);
786         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
787
788         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
789         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
790                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
791                 dst_state->frame[i] = NULL;
792         }
793         dst_state->speculative = src->speculative;
794         dst_state->curframe = src->curframe;
795         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
796         dst_state->branches = src->branches;
797         dst_state->parent = src->parent;
798         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
799         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
800         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
801                 dst = dst_state->frame[i];
802                 if (!dst) {
803                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
804                         if (!dst)
805                                 return -ENOMEM;
806                         dst_state->frame[i] = dst;
807                 }
808                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
809                 if (err)
810                         return err;
811         }
812         return 0;
813 }
814
815 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
816 {
817         while (st) {
818                 u32 br = --st->branches;
819
820                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
821                  * but see comment in push_stack(), hence:
822                  */
823                 WARN_ONCE((int)br < 0,
824                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
825                           br);
826                 if (br)
827                         break;
828                 st = st->parent;
829         }
830 }
831
832 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
833                      int *insn_idx)
834 {
835         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
836         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
837         int err;
838
839         if (env->head == NULL)
840                 return -ENOENT;
841
842         if (cur) {
843                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
844                 if (err)
845                         return err;
846         }
847         if (insn_idx)
848                 *insn_idx = head->insn_idx;
849         if (prev_insn_idx)
850                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
851         elem = head->next;
852         free_verifier_state(&head->st, false);
853         kfree(head);
854         env->head = elem;
855         env->stack_size--;
856         return 0;
857 }
858
859 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
860                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
861                                              bool speculative)
862 {
863         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
864         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
865         int err;
866
867         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
868         if (!elem)
869                 goto err;
870
871         elem->insn_idx = insn_idx;
872         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
873         elem->next = env->head;
874         env->head = elem;
875         env->stack_size++;
876         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
877         if (err)
878                 goto err;
879         elem->st.speculative |= speculative;
880         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
881                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
882                         env->stack_size);
883                 goto err;
884         }
885         if (elem->st.parent) {
886                 ++elem->st.parent->branches;
887                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
888                  * but
889                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
890                  * instructions
891                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
892                  * a new state for a sequence of branches and all such current
893                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
894                  * which might have large 'branches' count.
895                  */
896         }
897         return &elem->st;
898 err:
899         free_verifier_state(env->cur_state, true);
900         env->cur_state = NULL;
901         /* pop all elements and return */
902         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
903         return NULL;
904 }
905
906 #define CALLER_SAVED_REGS 6
907 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
908         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
909 };
910
911 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
912                                 struct bpf_reg_state *reg);
913
914 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
915  * known to have the value @imm.
916  */
917 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
918 {
919         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
920         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
921                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
922         reg->var_off = tnum_const(imm);
923         reg->smin_value = (s64)imm;
924         reg->smax_value = (s64)imm;
925         reg->umin_value = imm;
926         reg->umax_value = imm;
927 }
928
929 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
930  * used only on registers holding a pointer type.
931  */
932 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
933 {
934         __mark_reg_known(reg, 0);
935 }
936
937 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
938 {
939         __mark_reg_known(reg, 0);
940         reg->type = SCALAR_VALUE;
941 }
942
943 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
944                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
945 {
946         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
947                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
948                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
949                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
950                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
951                 return;
952         }
953         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
954 }
955
956 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
957 {
958         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
959 }
960
961 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
962 {
963         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
964                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
965 }
966
967 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
968 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
969                                     enum bpf_reg_type which)
970 {
971         /* The register can already have a range from prior markings.
972          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
973          * origin.
974          */
975         return reg->type == which &&
976                reg->id == 0 &&
977                reg->off == 0 &&
978                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
979 }
980
981 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
982 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
983 {
984         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
985         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
986                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
987         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
988         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
989                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
990         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
991         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
992                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
993 }
994
995 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
996 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
997 {
998         /* Learn sign from signed bounds.
999          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1000          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1001          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1002          */
1003         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
1004                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1005                                                           reg->umin_value);
1006                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1007                                                           reg->umax_value);
1008                 return;
1009         }
1010         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1011          * boundary, so we must be careful.
1012          */
1013         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
1014                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1015                  * is positive, hence safe.
1016                  */
1017                 reg->smin_value = reg->umin_value;
1018                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1019                                                           reg->umax_value);
1020         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
1021                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1022                  * is negative, hence safe.
1023                  */
1024                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1025                                                           reg->umin_value);
1026                 reg->smax_value = reg->umax_value;
1027         }
1028 }
1029
1030 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
1031 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
1032 {
1033         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
1034                                       tnum_range(reg->umin_value,
1035                                                  reg->umax_value));
1036 }
1037
1038 /* Reset the min/max bounds of a register */
1039 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1040 {
1041         reg->smin_value = S64_MIN;
1042         reg->smax_value = S64_MAX;
1043         reg->umin_value = 0;
1044         reg->umax_value = U64_MAX;
1045 }
1046
1047 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
1048 static void __mark_reg_unknown(const struct bpf_verifier_env *env,
1049                                struct bpf_reg_state *reg)
1050 {
1051         /*
1052          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
1053          * padding between 'type' and union
1054          */
1055         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
1056         reg->type = SCALAR_VALUE;
1057         reg->var_off = tnum_unknown;
1058         reg->frameno = 0;
1059         reg->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->allow_ptr_leaks ?
1060                        true : false;
1061         __mark_reg_unbounded(reg);
1062 }
1063
1064 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1065                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1066 {
1067         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1068                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1069                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1070                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1071                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1072                 return;
1073         }
1074         __mark_reg_unknown(env, regs + regno);
1075 }
1076
1077 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1078                                 struct bpf_reg_state *reg)
1079 {
1080         __mark_reg_unknown(env, reg);
1081         reg->type = NOT_INIT;
1082 }
1083
1084 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1085                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1086 {
1087         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1088                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1089                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1090                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1091                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1092                 return;
1093         }
1094         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1095 }
1096
1097 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1098 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1099                            struct bpf_func_state *state)
1100 {
1101         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1102         int i;
1103
1104         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1105                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1106                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1107                 regs[i].parent = NULL;
1108                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1109         }
1110
1111         /* frame pointer */
1112         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1113         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1114         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1115 }
1116
1117 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1118 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1119                             struct bpf_func_state *state,
1120                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1121 {
1122         state->callsite = callsite;
1123         state->frameno = frameno;
1124         state->subprogno = subprogno;
1125         init_reg_state(env, state);
1126 }
1127
1128 enum reg_arg_type {
1129         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1130         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1131         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1132 };
1133
1134 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1135 {
1136         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1137                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1138 }
1139
1140 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1141 {
1142         struct bpf_subprog_info *p;
1143
1144         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1145                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1146         if (!p)
1147                 return -ENOENT;
1148         return p - env->subprog_info;
1149
1150 }
1151
1152 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1153 {
1154         int insn_cnt = env->prog->len;
1155         int ret;
1156
1157         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1158                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1159                 return -EINVAL;
1160         }
1161         ret = find_subprog(env, off);
1162         if (ret >= 0)
1163                 return 0;
1164         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1165                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1166                 return -E2BIG;
1167         }
1168         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1169         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1170              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1171         return 0;
1172 }
1173
1174 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1175 {
1176         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1177         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1178         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1179         int insn_cnt = env->prog->len;
1180
1181         /* Add entry function. */
1182         ret = add_subprog(env, 0);
1183         if (ret < 0)
1184                 return ret;
1185
1186         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1187         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1188                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1189                         continue;
1190                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1191                         continue;
1192                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1193                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1194                         return -EPERM;
1195                 }
1196                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1197                 if (ret < 0)
1198                         return ret;
1199         }
1200
1201         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1202          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1203          */
1204         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1205
1206         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1207                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1208                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1209
1210         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1211         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1212         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1213         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1214                 u8 code = insn[i].code;
1215
1216                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1217                         goto next;
1218                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1219                         goto next;
1220                 off = i + insn[i].off + 1;
1221                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1222                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1223                         return -EINVAL;
1224                 }
1225 next:
1226                 if (i == subprog_end - 1) {
1227                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1228                          * the last insn of the subprog should be either exit
1229                          * or unconditional jump back
1230                          */
1231                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1232                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1233                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1234                                 return -EINVAL;
1235                         }
1236                         subprog_start = subprog_end;
1237                         cur_subprog++;
1238                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1239                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1240                 }
1241         }
1242         return 0;
1243 }
1244
1245 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1246  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1247  */
1248 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1249                          const struct bpf_reg_state *state,
1250                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1251 {
1252         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1253         int cnt = 0;
1254
1255         while (parent) {
1256                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1257                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1258                         break;
1259                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1260                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1261                                 reg_type_str[parent->type],
1262                                 parent->var_off.value, parent->off);
1263                         return -EFAULT;
1264                 }
1265                 /* The first condition is more likely to be true than the
1266                  * second, checked it first.
1267                  */
1268                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1269                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1270                         /* The parentage chain never changes and
1271                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1272                          * There is no need to keep walking the chain again and
1273                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1274                          * This case happens when the same register is read
1275                          * multiple times without writes into it in-between.
1276                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1277                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1278                          */
1279                         break;
1280                 /* ... then we depend on parent's value */
1281                 parent->live |= flag;
1282                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1283                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1284                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1285                 state = parent;
1286                 parent = state->parent;
1287                 writes = true;
1288                 cnt++;
1289         }
1290
1291         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1292                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1293         return 0;
1294 }
1295
1296 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1297  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1298  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1299  */
1300 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1301                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1302 {
1303         u8 code, class, op;
1304
1305         code = insn->code;
1306         class = BPF_CLASS(code);
1307         op = BPF_OP(code);
1308         if (class == BPF_JMP) {
1309                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1310                  * conservatively.
1311                  */
1312                 if (op == BPF_EXIT)
1313                         return true;
1314                 if (op == BPF_CALL) {
1315                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1316                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1317                          * don't care the register def because they are anyway
1318                          * marked as NOT_INIT already.
1319                          */
1320                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1321                                 return false;
1322                         /* Helper call will reach here because of arg type
1323                          * check, conservatively return TRUE.
1324                          */
1325                         if (t == SRC_OP)
1326                                 return true;
1327
1328                         return false;
1329                 }
1330         }
1331
1332         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1333             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1334             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1335                 return true;
1336
1337         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1338                 return false;
1339
1340         if (class == BPF_LDX) {
1341                 if (t != SRC_OP)
1342                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1343                 /* LDX source must be ptr. */
1344                 return true;
1345         }
1346
1347         if (class == BPF_STX) {
1348                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1349                         return true;
1350                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1351         }
1352
1353         if (class == BPF_LD) {
1354                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1355
1356                 /* LD_IMM64 */
1357                 if (mode == BPF_IMM)
1358                         return true;
1359
1360                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1361                 if (t != SRC_OP)
1362                         return  false;
1363
1364                 /* Implicit ctx ptr. */
1365                 if (regno == BPF_REG_6)
1366                         return true;
1367
1368                 /* Explicit source could be any width. */
1369                 return true;
1370         }
1371
1372         if (class == BPF_ST)
1373                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1374                 return true;
1375
1376         /* Conservatively return true at default. */
1377         return true;
1378 }
1379
1380 /* Return TRUE if INSN doesn't have explicit value define. */
1381 static bool insn_no_def(struct bpf_insn *insn)
1382 {
1383         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1384
1385         return (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32 ||
1386                 class == BPF_STX || class == BPF_ST);
1387 }
1388
1389 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1390 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1391 {
1392         if (insn_no_def(insn))
1393                 return false;
1394
1395         return !is_reg64(env, insn, insn->dst_reg, NULL, DST_OP);
1396 }
1397
1398 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1399                            struct bpf_reg_state *reg)
1400 {
1401         s32 def_idx = reg->subreg_def;
1402
1403         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
1404                 return;
1405
1406         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
1407         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
1408         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1409 }
1410
1411 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1412                          enum reg_arg_type t)
1413 {
1414         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1415         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1416         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
1417         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
1418         bool rw64;
1419
1420         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1421                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1422                 return -EINVAL;
1423         }
1424
1425         reg = &regs[regno];
1426         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
1427         if (t == SRC_OP) {
1428                 /* check whether register used as source operand can be read */
1429                 if (reg->type == NOT_INIT) {
1430                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1431                         return -EACCES;
1432                 }
1433                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1434                 if (regno == BPF_REG_FP)
1435                         return 0;
1436
1437                 if (rw64)
1438                         mark_insn_zext(env, reg);
1439
1440                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
1441                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
1442         } else {
1443                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1444                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1445                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1446                         return -EACCES;
1447                 }
1448                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1449                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
1450                 if (t == DST_OP)
1451                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1452         }
1453         return 0;
1454 }
1455
1456 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
1457 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
1458                             struct bpf_verifier_state *cur)
1459 {
1460         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
1461         struct bpf_idx_pair *p;
1462
1463         cnt++;
1464         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
1465         if (!p)
1466                 return -ENOMEM;
1467         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
1468         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
1469         cur->jmp_history = p;
1470         cur->jmp_history_cnt = cnt;
1471         return 0;
1472 }
1473
1474 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
1475  * history then previous instruction came from straight line execution.
1476  */
1477 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
1478                              u32 *history)
1479 {
1480         u32 cnt = *history;
1481
1482         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
1483                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
1484                 (*history)--;
1485         } else {
1486                 i--;
1487         }
1488         return i;
1489 }
1490
1491 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
1492  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
1493  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
1494  */
1495 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
1496                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
1497 {
1498         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
1499                 .cb_print       = verbose,
1500                 .private_data   = env,
1501         };
1502         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
1503         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1504         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1505         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
1506         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
1507         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
1508         u32 spi;
1509
1510         if (insn->code == 0)
1511                 return 0;
1512         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1513                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
1514                 verbose(env, "%d: ", idx);
1515                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
1516         }
1517
1518         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
1519                 if (!(*reg_mask & dreg))
1520                         return 0;
1521                 if (opcode == BPF_MOV) {
1522                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1523                                 /* dreg = sreg
1524                                  * dreg needs precision after this insn
1525                                  * sreg needs precision before this insn
1526                                  */
1527                                 *reg_mask &= ~dreg;
1528                                 *reg_mask |= sreg;
1529                         } else {
1530                                 /* dreg = K
1531                                  * dreg needs precision after this insn.
1532                                  * Corresponding register is already marked
1533                                  * as precise=true in this verifier state.
1534                                  * No further markings in parent are necessary
1535                                  */
1536                                 *reg_mask &= ~dreg;
1537                         }
1538                 } else {
1539                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1540                                 /* dreg += sreg
1541                                  * both dreg and sreg need precision
1542                                  * before this insn
1543                                  */
1544                                 *reg_mask |= sreg;
1545                         } /* else dreg += K
1546                            * dreg still needs precision before this insn
1547                            */
1548                 }
1549         } else if (class == BPF_LDX) {
1550                 if (!(*reg_mask & dreg))
1551                         return 0;
1552                 *reg_mask &= ~dreg;
1553
1554                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
1555                  * Load from any other memory can be zero extended.
1556                  * The desire to keep that precision is already indicated
1557                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
1558                  * No further tracking necessary.
1559                  */
1560                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
1561                         return 0;
1562                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1563                         return 0;
1564
1565                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
1566                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
1567                  * tracked with precision
1568                  */
1569                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1570                 if (spi >= 64) {
1571                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1572                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1573                         return -EFAULT;
1574                 }
1575                 *stack_mask |= 1ull << spi;
1576         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
1577                 if (*reg_mask & dreg)
1578                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
1579                          * to access memory. It means backtracking
1580                          * encountered a case of pointer subtraction.
1581                          */
1582                         return -ENOTSUPP;
1583                 /* scalars can only be spilled into stack */
1584                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
1585                         return 0;
1586                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1587                         return 0;
1588                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1589                 if (spi >= 64) {
1590                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1591                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1592                         return -EFAULT;
1593                 }
1594                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
1595                         return 0;
1596                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
1597                 if (class == BPF_STX)
1598                         *reg_mask |= sreg;
1599         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
1600                 if (opcode == BPF_CALL) {
1601                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1602                                 return -ENOTSUPP;
1603                         /* regular helper call sets R0 */
1604                         *reg_mask &= ~1;
1605                         if (*reg_mask & 0x3f) {
1606                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
1607                                  * they should have been found already.
1608                                  */
1609                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
1610                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1611                                 return -EFAULT;
1612                         }
1613                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
1614                         return -ENOTSUPP;
1615                 }
1616         } else if (class == BPF_LD) {
1617                 if (!(*reg_mask & dreg))
1618                         return 0;
1619                 *reg_mask &= ~dreg;
1620                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
1621                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
1622                  * into parent is necessary
1623                  */
1624                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
1625                         /* to be analyzed */
1626                         return -ENOTSUPP;
1627         }
1628         return 0;
1629 }
1630
1631 /* the scalar precision tracking algorithm:
1632  * . at the start all registers have precise=false.
1633  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
1634  * . once precise value of the scalar register is used in:
1635  *   .  ptr + scalar alu
1636  *   . if (scalar cond K|scalar)
1637  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
1638  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
1639  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
1640  *   should be precise.
1641  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
1642  *   are equivalent if both are not precise.
1643  *
1644  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
1645  * since many different registers and stack slots could have been
1646  * used to compute single precise scalar.
1647  *
1648  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
1649  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
1650  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
1651  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
1652  *
1653  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
1654  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
1655  * All other branches will be explored for needing precision later.
1656  *
1657  * The backtracking needs to deal with cases like:
1658  *   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)
1659  * r9 -= r8
1660  * r5 = r9
1661  * if r5 > 0x79f goto pc+7
1662  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
1663  * r5 += 1
1664  * ...
1665  * call bpf_perf_event_output#25
1666  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
1667  *
1668  * and this case:
1669  * r6 = 1
1670  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
1671  * r0 += r6
1672  * if r0 == 0 goto
1673  *
1674  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
1675  *
1676  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
1677  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
1678  * may incorrectly prune callers. This is similar to
1679  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
1680  *
1681  * For now backtracking falls back into conservative marking.
1682  */
1683 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
1684                                      struct bpf_verifier_state *st)
1685 {
1686         struct bpf_func_state *func;
1687         struct bpf_reg_state *reg;
1688         int i, j;
1689
1690         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
1691          * pop_stack may still get !precise scalars.
1692          */
1693         for (; st; st = st->parent)
1694                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
1695                         func = st->frame[i];
1696                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
1697                                 reg = &func->regs[j];
1698                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1699                                         continue;
1700                                 reg->precise = true;
1701                         }
1702                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
1703                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1704                                         continue;
1705                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
1706                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1707                                         continue;
1708                                 reg->precise = true;
1709                         }
1710                 }
1711 }
1712
1713 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1714                                   int spi)
1715 {
1716         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
1717         int first_idx = st->first_insn_idx;
1718         int last_idx = env->insn_idx;
1719         struct bpf_func_state *func;
1720         struct bpf_reg_state *reg;
1721         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
1722         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
1723         bool skip_first = true;
1724         bool new_marks = false;
1725         int i, err;
1726
1727         if (!env->allow_ptr_leaks)
1728                 /* backtracking is root only for now */
1729                 return 0;
1730
1731         func = st->frame[st->curframe];
1732         if (regno >= 0) {
1733                 reg = &func->regs[regno];
1734                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1735                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
1736                         return -EFAULT;
1737                 }
1738                 if (!reg->precise)
1739                         new_marks = true;
1740                 else
1741                         reg_mask = 0;
1742                 reg->precise = true;
1743         }
1744
1745         while (spi >= 0) {
1746                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1747                         stack_mask = 0;
1748                         break;
1749                 }
1750                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
1751                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1752                         stack_mask = 0;
1753                         break;
1754                 }
1755                 if (!reg->precise)
1756                         new_marks = true;
1757                 else
1758                         stack_mask = 0;
1759                 reg->precise = true;
1760                 break;
1761         }
1762
1763         if (!new_marks)
1764                 return 0;
1765         if (!reg_mask && !stack_mask)
1766                 return 0;
1767         for (;;) {
1768                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
1769                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
1770
1771                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
1772                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
1773                 for (i = last_idx;;) {
1774                         if (skip_first) {
1775                                 err = 0;
1776                                 skip_first = false;
1777                         } else {
1778                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
1779                         }
1780                         if (err == -ENOTSUPP) {
1781                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1782                                 return 0;
1783                         } else if (err) {
1784                                 return err;
1785                         }
1786                         if (!reg_mask && !stack_mask)
1787                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
1788                                  * Since this state is already marked, just return.
1789                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
1790                                  */
1791                                 return 0;
1792                         if (i == first_idx)
1793                                 break;
1794                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
1795                         if (i >= env->prog->len) {
1796                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
1797                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
1798                                  * to backtrack.
1799                                  * It means the backtracking missed the spot where
1800                                  * particular register was initialized with a constant.
1801                                  */
1802                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
1803                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1804                                 return -EFAULT;
1805                         }
1806                 }
1807                 st = st->parent;
1808                 if (!st)
1809                         break;
1810
1811                 new_marks = false;
1812                 func = st->frame[st->curframe];
1813                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
1814                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
1815                         reg = &func->regs[i];
1816                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1817                                 reg_mask &= ~(1u << i);
1818                                 continue;
1819                         }
1820                         if (!reg->precise)
1821                                 new_marks = true;
1822                         reg->precise = true;
1823                 }
1824
1825                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
1826                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
1827                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
1828                                 /* the sequence of instructions:
1829                                  * 2: (bf) r3 = r10
1830                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
1831                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
1832                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
1833                                  * as a single block.
1834                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
1835                                  * stack access, so at the end of backtracking
1836                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
1837                                  * However the parent state may not have accessed
1838                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
1839                                  * In such case fallback to conservative.
1840                                  */
1841                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1842                                 return 0;
1843                         }
1844
1845                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1846                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1847                                 continue;
1848                         }
1849                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
1850                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1851                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
1852                                 continue;
1853                         }
1854                         if (!reg->precise)
1855                                 new_marks = true;
1856                         reg->precise = true;
1857                 }
1858                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1859                         print_verifier_state(env, func);
1860                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
1861                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
1862                                 reg_mask, stack_mask);
1863                 }
1864
1865                 if (!reg_mask && !stack_mask)
1866                         break;
1867                 if (!new_marks)
1868                         break;
1869
1870                 last_idx = st->last_insn_idx;
1871                 first_idx = st->first_insn_idx;
1872         }
1873         return 0;
1874 }
1875
1876 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
1877 {
1878         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
1879 }
1880
1881 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
1882 {
1883         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
1884 }
1885
1886 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
1887 {
1888         switch (type) {
1889         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1890         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
1891         case PTR_TO_STACK:
1892         case PTR_TO_CTX:
1893         case PTR_TO_PACKET:
1894         case PTR_TO_PACKET_META:
1895         case PTR_TO_PACKET_END:
1896         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
1897         case CONST_PTR_TO_MAP:
1898         case PTR_TO_SOCKET:
1899         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1900         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
1901         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1902         case PTR_TO_TCP_SOCK:
1903         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1904         case PTR_TO_XDP_SOCK:
1905         case PTR_TO_BTF_ID:
1906                 return true;
1907         default:
1908                 return false;
1909         }
1910 }
1911
1912 /* Does this register contain a constant zero? */
1913 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
1914 {
1915         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1916 }
1917
1918 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
1919 {
1920         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
1921 }
1922
1923 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
1924                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
1925 {
1926         int i;
1927
1928         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
1929         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1930
1931         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1932                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
1933 }
1934
1935 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
1936  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
1937  */
1938 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
1939                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
1940                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
1941 {
1942         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
1943         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
1944         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
1945         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
1946
1947         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
1948                                  state->acquired_refs, true);
1949         if (err)
1950                 return err;
1951         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
1952          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
1953          */
1954         if (!env->allow_ptr_leaks &&
1955             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1956             size != BPF_REG_SIZE) {
1957                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
1958                 return -EACCES;
1959         }
1960
1961         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
1962         if (value_regno >= 0)
1963                 reg = &cur->regs[value_regno];
1964
1965         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_const(reg) &&
1966             !register_is_null(reg) && env->allow_ptr_leaks) {
1967                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
1968                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
1969                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
1970                          * scalar via different register has to be conervative.
1971                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
1972                          * that contributed into 'reg' being a constant.
1973                          */
1974                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
1975                         if (err)
1976                                 return err;
1977                 }
1978                 save_register_state(state, spi, reg);
1979         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
1980                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
1981                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
1982                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
1983                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
1984                         return -EACCES;
1985                 }
1986
1987                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
1988                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
1989                         return -EINVAL;
1990                 }
1991
1992                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1993                         bool sanitize = false;
1994
1995                         if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
1996                             register_is_const(&state->stack[spi].spilled_ptr))
1997                                 sanitize = true;
1998                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
1999                                 if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC) {
2000                                         sanitize = true;
2001                                         break;
2002                                 }
2003                         if (sanitize) {
2004                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
2005                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
2006
2007                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
2008                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
2009                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
2010                                  * (speculative store bypass)
2011                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
2012                                  * store of zero.
2013                                  */
2014                                 if (*poff && *poff != soff) {
2015                                         /* disallow programs where single insn stores
2016                                          * into two different stack slots, since verifier
2017                                          * cannot sanitize them
2018                                          */
2019                                         verbose(env,
2020                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
2021                                                 insn_idx, *poff, soff);
2022                                         return -EINVAL;
2023                                 }
2024                                 *poff = soff;
2025                         }
2026                 }
2027                 save_register_state(state, spi, reg);
2028         } else {
2029                 u8 type = STACK_MISC;
2030
2031                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
2032                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2033                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
2034                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
2035                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2036                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
2037
2038                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
2039                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
2040                  * when stack slots are partially written.
2041                  * This heuristic means that read propagation will be
2042                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
2043                  * to stack slots all the way to first state when programs
2044                  * writes+reads less than 8 bytes
2045                  */
2046                 if (size == BPF_REG_SIZE)
2047                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2048
2049                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
2050                 if (reg && register_is_null(reg)) {
2051                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2052                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2053                         if (err)
2054                                 return err;
2055                         type = STACK_ZERO;
2056                 }
2057
2058                 /* Mark slots affected by this stack write. */
2059                 for (i = 0; i < size; i++)
2060                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2061                                 type;
2062         }
2063         return 0;
2064 }
2065
2066 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2067                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
2068                             int off, int size, int value_regno)
2069 {
2070         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2071         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2072         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2073         struct bpf_reg_state *reg;
2074         u8 *stype;
2075
2076         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
2077                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
2078                         off, size);
2079                 return -EACCES;
2080         }
2081         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2082         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2083
2084         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2085                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2086                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2087                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2088                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2089                                 return -EACCES;
2090                         }
2091                         if (value_regno >= 0) {
2092                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2093                                 state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2094                         }
2095                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2096                         return 0;
2097                 }
2098                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2099                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2100                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2101                                 return -EACCES;
2102                         }
2103                 }
2104
2105                 if (value_regno >= 0) {
2106                         /* restore register state from stack */
2107                         state->regs[value_regno] = *reg;
2108                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2109                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2110                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2111                          */
2112                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2113                 }
2114                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2115         } else {
2116                 int zeros = 0;
2117
2118                 for (i = 0; i < size; i++) {
2119                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
2120                                 continue;
2121                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
2122                                 zeros++;
2123                                 continue;
2124                         }
2125                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2126                                 off, i, size);
2127                         return -EACCES;
2128                 }
2129                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2130                 if (value_regno >= 0) {
2131                         if (zeros == size) {
2132                                 /* any size read into register is zero extended,
2133                                  * so the whole register == const_zero
2134                                  */
2135                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
2136                                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2137                                  * so mark it precise here, so that later
2138                                  * backtracking can stop here.
2139                                  * Backtracking may not need this if this register
2140                                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2141                                  * Forward propagation of precise flag is not
2142                                  * necessary either. This mark is only to stop
2143                                  * backtracking. Any register that contributed
2144                                  * to const 0 was marked precise before spill.
2145                                  */
2146                                 state->regs[value_regno].precise = true;
2147                         } else {
2148                                 /* have read misc data from the stack */
2149                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2150                         }
2151                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2152                 }
2153         }
2154         return 0;
2155 }
2156
2157 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
2158                               const struct bpf_reg_state *reg,
2159                               int off, int size)
2160 {
2161         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
2162          * can determine what type of data were returned. See
2163          * check_stack_read().
2164          */
2165         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2166                 char tn_buf[48];
2167
2168                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2169                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d\n",
2170                         tn_buf, off, size);
2171                 return -EACCES;
2172         }
2173
2174         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
2175                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
2176                 return -EACCES;
2177         }
2178
2179         return 0;
2180 }
2181
2182 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2183                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
2184 {
2185         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2186         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2187         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
2188
2189         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
2190                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2191                         map->value_size, off, size);
2192                 return -EACCES;
2193         }
2194
2195         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
2196                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2197                         map->value_size, off, size);
2198                 return -EACCES;
2199         }
2200
2201         return 0;
2202 }
2203
2204 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
2205 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2206                               int size, bool zero_size_allowed)
2207 {
2208         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2209         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2210
2211         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2212             off + size > map->value_size) {
2213                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2214                         map->value_size, off, size);
2215                 return -EACCES;
2216         }
2217         return 0;
2218 }
2219
2220 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
2221 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2222                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
2223 {
2224         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2225         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2226         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
2227         int err;
2228
2229         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
2230          * need to try adding each of min_value and max_value to off
2231          * to make sure our theoretical access will be safe.
2232          */
2233         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2234                 print_verifier_state(env, state);
2235
2236         /* The minimum value is only important with signed
2237          * comparisons where we can't assume the floor of a
2238          * value is 0.  If we are using signed variables for our
2239          * index'es we need to make sure that whatever we use
2240          * will have a set floor within our range.
2241          */
2242         if (reg->smin_value < 0 &&
2243             (reg->smin_value == S64_MIN ||
2244              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
2245               reg->smin_value + off < 0)) {
2246                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2247                         regno);
2248                 return -EACCES;
2249         }
2250         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
2251                                  zero_size_allowed);
2252         if (err) {
2253                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
2254                         regno);
2255                 return err;
2256         }
2257
2258         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
2259          * sure we won't do bad things.
2260          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
2261          */
2262         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
2263                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
2264                         regno);
2265                 return -EACCES;
2266         }
2267         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
2268                                  zero_size_allowed);
2269         if (err)
2270                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
2271                         regno);
2272
2273         if (map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr)) {
2274                 u32 lock = reg->map_ptr->spin_lock_off;
2275
2276                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
2277                  * load/store reject this program.
2278                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
2279                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
2280                  */
2281                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
2282                      lock < reg->umax_value + off + size) {
2283                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
2284                         return -EACCES;
2285                 }
2286         }
2287         return err;
2288 }
2289
2290 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
2291
2292 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
2293                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
2294                                        enum bpf_access_type t)
2295 {
2296         switch (env->prog->type) {
2297         /* Program types only with direct read access go here! */
2298         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
2299         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
2300         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
2301         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
2302         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
2303         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
2304                 if (t == BPF_WRITE)
2305                         return false;
2306                 /* fallthrough */
2307
2308         /* Program types with direct read + write access go here! */
2309         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2310         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2311         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
2312         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
2313         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
2314         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
2315                 if (meta)
2316                         return meta->pkt_access;
2317
2318                 env->seen_direct_write = true;
2319                 return true;
2320
2321         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
2322                 if (t == BPF_WRITE)
2323                         env->seen_direct_write = true;
2324
2325                 return true;
2326
2327         default:
2328                 return false;
2329         }
2330 }
2331
2332 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2333                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
2334 {
2335         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2336         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2337
2338         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2339             (u64)off + size > reg->range) {
2340                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
2341                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
2342                 return -EACCES;
2343         }
2344         return 0;
2345 }
2346
2347 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2348                                int size, bool zero_size_allowed)
2349 {
2350         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2351         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2352         int err;
2353
2354         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
2355          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
2356          * offset.
2357          */
2358
2359         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
2360          * detail to prove they're safe.
2361          */
2362         if (reg->smin_value < 0) {
2363                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2364                         regno);
2365                 return -EACCES;
2366         }
2367         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
2368         if (err) {
2369                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
2370                 return err;
2371         }
2372
2373         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
2374          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
2375          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
2376          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
2377          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
2378          */
2379         env->prog->aux->max_pkt_offset =
2380                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
2381                       off + reg->umax_value + size - 1);
2382
2383         return err;
2384 }
2385
2386 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
2387 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
2388                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type,
2389                             u32 *btf_id)
2390 {
2391         struct bpf_insn_access_aux info = {
2392                 .reg_type = *reg_type,
2393                 .log = &env->log,
2394         };
2395
2396         if (env->ops->is_valid_access &&
2397             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
2398                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
2399                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
2400                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
2401                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
2402                  * will only allow for whole field access and rejects any other
2403                  * type of narrower access.
2404                  */
2405                 *reg_type = info.reg_type;
2406
2407                 if (*reg_type == PTR_TO_BTF_ID)
2408                         *btf_id = info.btf_id;
2409                 else
2410                         env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
2411                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
2412                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
2413                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
2414                 return 0;
2415         }
2416
2417         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
2418         return -EACCES;
2419 }
2420
2421 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
2422                                   int size)
2423 {
2424         if (size < 0 || off < 0 ||
2425             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
2426                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
2427                         off, size);
2428                 return -EACCES;
2429         }
2430         return 0;
2431 }
2432
2433 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
2434                              u32 regno, int off, int size,
2435                              enum bpf_access_type t)
2436 {
2437         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2438         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2439         struct bpf_insn_access_aux info = {};
2440         bool valid;
2441
2442         if (reg->smin_value < 0) {
2443                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2444                         regno);
2445                 return -EACCES;
2446         }
2447
2448         switch (reg->type) {
2449         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2450                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
2451                 break;
2452         case PTR_TO_SOCKET:
2453                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2454                 break;
2455         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2456                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2457                 break;
2458         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2459                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2460                 break;
2461         default:
2462                 valid = false;
2463         }
2464
2465
2466         if (valid) {
2467                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
2468                         info.ctx_field_size;
2469                 return 0;
2470         }
2471
2472         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
2473                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
2474
2475         return -EACCES;
2476 }
2477
2478 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2479                                const struct bpf_reg_state *reg)
2480 {
2481         if (allow_ptr_leaks)
2482                 return false;
2483
2484         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2485 }
2486
2487 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2488 {
2489         return cur_regs(env) + regno;
2490 }
2491
2492 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2493 {
2494         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
2495 }
2496
2497 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2498 {
2499         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2500
2501         return reg->type == PTR_TO_CTX;
2502 }
2503
2504 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2505 {
2506         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2507
2508         return type_is_sk_pointer(reg->type);
2509 }
2510
2511 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2512 {
2513         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2514
2515         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
2516 }
2517
2518 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2519 {
2520         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2521
2522         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
2523         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
2524 }
2525
2526 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2527                                    const struct bpf_reg_state *reg,
2528                                    int off, int size, bool strict)
2529 {
2530         struct tnum reg_off;
2531         int ip_align;
2532
2533         /* Byte size accesses are always allowed. */
2534         if (!strict || size == 1)
2535                 return 0;
2536
2537         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
2538          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
2539          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
2540          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
2541          * to this code only in strict mode where we want to emulate
2542          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
2543          * unconditional IP align value of '2'.
2544          */
2545         ip_align = 2;
2546
2547         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
2548         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2549                 char tn_buf[48];
2550
2551                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2552                 verbose(env,
2553                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
2554                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
2555                 return -EACCES;
2556         }
2557
2558         return 0;
2559 }
2560
2561 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2562                                        const struct bpf_reg_state *reg,
2563                                        const char *pointer_desc,
2564                                        int off, int size, bool strict)
2565 {
2566         struct tnum reg_off;
2567
2568         /* Byte size accesses are always allowed. */
2569         if (!strict || size == 1)
2570                 return 0;
2571
2572         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
2573         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2574                 char tn_buf[48];
2575
2576                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2577                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
2578                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
2579                 return -EACCES;
2580         }
2581
2582         return 0;
2583 }
2584
2585 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2586                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
2587                                int size, bool strict_alignment_once)
2588 {
2589         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
2590         const char *pointer_desc = "";
2591
2592         switch (reg->type) {
2593         case PTR_TO_PACKET:
2594         case PTR_TO_PACKET_META:
2595                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
2596                  * right in front, treat it the very same way.
2597                  */
2598                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
2599         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2600                 pointer_desc = "flow keys ";
2601                 break;
2602         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2603                 pointer_desc = "value ";
2604                 break;
2605         case PTR_TO_CTX:
2606                 pointer_desc = "context ";
2607                 break;
2608         case PTR_TO_STACK:
2609                 pointer_desc = "stack ";
2610                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
2611                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
2612                  * aligned.
2613                  */
2614                 strict = true;
2615                 break;
2616         case PTR_TO_SOCKET:
2617                 pointer_desc = "sock ";
2618                 break;
2619         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2620                 pointer_desc = "sock_common ";
2621                 break;
2622         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2623                 pointer_desc = "tcp_sock ";
2624                 break;
2625         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2626                 pointer_desc = "xdp_sock ";
2627                 break;
2628         default:
2629                 break;
2630         }
2631         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
2632                                            strict);
2633 }
2634
2635 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2636                               const struct bpf_func_state *func,
2637                               int off)
2638 {
2639         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
2640
2641         if (stack >= -off)
2642                 return 0;
2643
2644         /* update known max for given subprogram */
2645         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
2646         return 0;
2647 }
2648
2649 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
2650  * and recursively walk all callees that given function can call.
2651  * Ignore jump and exit insns.
2652  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
2653  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
2654  */
2655 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
2656 {
2657         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
2658         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
2659         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2660         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
2661         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
2662
2663 process_func:
2664         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
2665          * of interpreter stack size
2666          */
2667         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2668         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
2669                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
2670                         frame + 1, depth);
2671                 return -EACCES;
2672         }
2673 continue_func:
2674         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
2675         for (; i < subprog_end; i++) {
2676                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
2677                         continue;
2678                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
2679                         continue;
2680                 /* remember insn and function to return to */
2681                 ret_insn[frame] = i + 1;
2682                 ret_prog[frame] = idx;
2683
2684                 /* find the callee */
2685                 i = i + insn[i].imm + 1;
2686                 idx = find_subprog(env, i);
2687                 if (idx < 0) {
2688                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2689                                   i);
2690                         return -EFAULT;
2691                 }
2692                 frame++;
2693                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
2694                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
2695                                 frame);
2696                         return -E2BIG;
2697                 }
2698                 goto process_func;
2699         }
2700         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
2701          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
2702          */
2703         if (frame == 0)
2704                 return 0;
2705         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2706         frame--;
2707         i = ret_insn[frame];
2708         idx = ret_prog[frame];
2709         goto continue_func;
2710 }
2711
2712 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
2713 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2714                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
2715 {
2716         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
2717
2718         subprog = find_subprog(env, start);
2719         if (subprog < 0) {
2720                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2721                           start);
2722                 return -EFAULT;
2723         }
2724         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
2725 }
2726 #endif
2727
2728 int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
2729                   const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
2730 {
2731         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
2732          * its original, unmodified form.
2733          */
2734
2735         if (reg->off) {
2736                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
2737                         regno, reg->off);
2738                 return -EACCES;
2739         }
2740
2741         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2742                 char tn_buf[48];
2743
2744                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2745                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
2746                 return -EACCES;
2747         }
2748
2749         return 0;
2750 }
2751
2752 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
2753                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2754                                   int regno, int off, int size)
2755 {
2756         if (off < 0) {
2757                 verbose(env,
2758                         "R%d invalid tracepoint buffer access: off=%d, size=%d",
2759                         regno, off, size);
2760                 return -EACCES;
2761         }
2762         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2763                 char tn_buf[48];
2764
2765                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2766                 verbose(env,
2767                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s",
2768                         regno, off, tn_buf);
2769                 return -EACCES;
2770         }
2771         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
2772                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
2773
2774         return 0;
2775 }
2776
2777
2778 /* truncate register to smaller size (in bytes)
2779  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
2780  */
2781 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
2782 {
2783         u64 mask;
2784
2785         /* clear high bits in bit representation */
2786         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
2787
2788         /* fix arithmetic bounds */
2789         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
2790         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
2791                 reg->umin_value &= mask;
2792                 reg->umax_value &= mask;
2793         } else {
2794                 reg->umin_value = 0;
2795                 reg->umax_value = mask;
2796         }
2797         reg->smin_value = reg->umin_value;
2798         reg->smax_value = reg->umax_value;
2799 }
2800
2801 static bool bpf_map_is_rdonly(const struct bpf_map *map)
2802 {
2803         return (map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) && map->frozen;
2804 }
2805
2806 static int bpf_map_direct_read(struct bpf_map *map, int off, int size, u64 *val)
2807 {
2808         void *ptr;
2809         u64 addr;
2810         int err;
2811
2812         err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
2813         if (err)
2814                 return err;
2815         ptr = (void *)(long)addr + off;
2816
2817         switch (size) {
2818         case sizeof(u8):
2819                 *val = (u64)*(u8 *)ptr;
2820                 break;
2821         case sizeof(u16):
2822                 *val = (u64)*(u16 *)ptr;
2823                 break;
2824         case sizeof(u32):
2825                 *val = (u64)*(u32 *)ptr;
2826                 break;
2827         case sizeof(u64):
2828                 *val = *(u64 *)ptr;
2829                 break;
2830         default:
2831                 return -EINVAL;
2832         }
2833         return 0;
2834 }
2835
2836 static int check_ptr_to_btf_access(struct bpf_verifier_env *env,
2837                                    struct bpf_reg_state *regs,
2838                                    int regno, int off, int size,
2839                                    enum bpf_access_type atype,
2840                                    int value_regno)
2841 {
2842         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
2843         const struct btf_type *t = btf_type_by_id(btf_vmlinux, reg->btf_id);
2844         const char *tname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, t->name_off);
2845         u32 btf_id;
2846         int ret;
2847
2848         if (off < 0) {
2849                 verbose(env,
2850                         "R%d is ptr_%s invalid negative access: off=%d\n",
2851                         regno, tname, off);
2852                 return -EACCES;
2853         }
2854         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2855                 char tn_buf[48];
2856
2857                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2858                 verbose(env,
2859                         "R%d is ptr_%s invalid variable offset: off=%d, var_off=%s\n",
2860                         regno, tname, off, tn_buf);
2861                 return -EACCES;
2862         }
2863
2864         if (env->ops->btf_struct_access) {
2865                 ret = env->ops->btf_struct_access(&env->log, t, off, size,
2866                                                   atype, &btf_id);
2867         } else {
2868                 if (atype != BPF_READ) {
2869                         verbose(env, "only read is supported\n");
2870                         return -EACCES;
2871                 }
2872
2873                 ret = btf_struct_access(&env->log, t, off, size, atype,
2874                                         &btf_id);
2875         }
2876
2877         if (ret < 0)
2878                 return ret;
2879
2880         if (atype == BPF_READ) {
2881                 if (ret == SCALAR_VALUE) {
2882                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2883                         return 0;
2884                 }
2885                 mark_reg_known_zero(env, regs, value_regno);
2886                 regs[value_regno].type = PTR_TO_BTF_ID;
2887                 regs[value_regno].btf_id = btf_id;
2888         }
2889
2890         return 0;
2891 }
2892
2893 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
2894  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
2895  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
2896  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
2897  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
2898  */
2899 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
2900                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
2901                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
2902 {
2903         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2904         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
2905         struct bpf_func_state *state;
2906         int size, err = 0;
2907
2908         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
2909         if (size < 0)
2910                 return size;
2911
2912         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
2913         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
2914         if (err)
2915                 return err;
2916
2917         /* for access checks, reg->off is just part of off */
2918         off += reg->off;
2919
2920         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
2921                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2922                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2923                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
2924                         return -EACCES;
2925                 }
2926                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
2927                 if (err)
2928                         return err;
2929                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
2930                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2931                         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
2932
2933                         /* if map is read-only, track its contents as scalars */
2934                         if (tnum_is_const(reg->var_off) &&
2935                             bpf_map_is_rdonly(map) &&
2936                             map->ops->map_direct_value_addr) {
2937                                 int map_off = off + reg->var_off.value;
2938                                 u64 val = 0;
2939
2940                                 err = bpf_map_direct_read(map, map_off, size,
2941                                                           &val);
2942                                 if (err)
2943                                         return err;
2944
2945                                 regs[value_regno].type = SCALAR_VALUE;
2946                                 __mark_reg_known(&regs[value_regno], val);
2947                         } else {
2948                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2949                         }
2950                 }
2951         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
2952                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
2953                 u32 btf_id = 0;
2954
2955                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
2956                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
2957                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
2958                         return -EACCES;
2959                 }
2960
2961                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
2962                 if (err < 0)
2963                         return err;
2964
2965                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type, &btf_id);
2966                 if (err)
2967                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
2968                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
2969                         /* ctx access returns either a scalar, or a
2970                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
2971                          * case, we know the offset is zero.
2972                          */
2973                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
2974                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
2975                         } else {
2976                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
2977                                                     value_regno);
2978                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
2979                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
2980                                 /* A load of ctx field could have different
2981                                  * actual load size with the one encoded in the
2982                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
2983                                  * a sub-register.
2984                                  */
2985                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2986                                 if (reg_type == PTR_TO_BTF_ID)
2987                                         regs[value_regno].btf_id = btf_id;
2988                         }
2989                         regs[value_regno].type = reg_type;
2990                 }
2991
2992         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
2993                 off += reg->var_off.value;
2994                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
2995                 if (err)
2996                         return err;
2997
2998                 state = func(env, reg);
2999                 err = update_stack_depth(env, state, off);
3000                 if (err)
3001                         return err;
3002
3003                 if (t == BPF_WRITE)
3004                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
3005                                                 value_regno, insn_idx);
3006                 else
3007                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
3008                                                value_regno);
3009         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
3010                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
3011                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
3012                         return -EACCES;
3013                 }
3014                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
3015                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
3016                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
3017                                 value_regno);
3018                         return -EACCES;
3019                 }
3020                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
3021                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
3022                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3023         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
3024                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
3025                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
3026                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
3027                                 value_regno);
3028                         return -EACCES;
3029                 }
3030
3031                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
3032                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
3033                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3034         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
3035                 if (t == BPF_WRITE) {
3036                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
3037                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
3038                         return -EACCES;
3039                 }
3040                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
3041                 if (!err && value_regno >= 0)
3042                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3043         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
3044                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
3045                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
3046                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3047         } else if (reg->type == PTR_TO_BTF_ID) {
3048                 err = check_ptr_to_btf_access(env, regs, regno, off, size, t,
3049                                               value_regno);
3050         } else {
3051                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
3052                         reg_type_str[reg->type]);
3053                 return -EACCES;
3054         }
3055
3056         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
3057             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
3058                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
3059                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
3060         }
3061         return err;
3062 }
3063
3064 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
3065 {
3066         int err;
3067
3068         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
3069             insn->imm != 0) {
3070                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
3071                 return -EINVAL;
3072         }
3073
3074         /* check src1 operand */
3075         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3076         if (err)
3077                 return err;
3078
3079         /* check src2 operand */
3080         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3081         if (err)
3082                 return err;
3083
3084         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
3085                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
3086                 return -EACCES;
3087         }
3088
3089         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
3090             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
3091             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
3092             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
3093                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
3094                         insn->dst_reg,
3095                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
3096                 return -EACCES;
3097         }
3098
3099         /* check whether atomic_add can read the memory */
3100         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3101                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
3102         if (err)
3103                 return err;
3104
3105         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
3106         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3107                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
3108 }
3109
3110 static int __check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3111                                   int off, int access_size,
3112                                   bool zero_size_allowed)
3113 {
3114         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3115
3116         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
3117             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
3118                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3119                         verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
3120                                 regno, off, access_size);
3121                 } else {
3122                         char tn_buf[48];
3123
3124                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3125                         verbose(env, "invalid stack type R%d var_off=%s access_size=%d\n",
3126                                 regno, tn_buf, access_size);
3127                 }
3128                 return -EACCES;
3129         }
3130         return 0;
3131 }
3132
3133 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
3134  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
3135  * and all elements of stack are initialized.
3136  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
3137  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
3138  */
3139 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3140                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
3141                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
3142 {
3143         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3144         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3145         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
3146
3147         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
3148                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
3149                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
3150                     register_is_null(reg))
3151                         return 0;
3152
3153                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3154                         reg_type_str[reg->type],
3155                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
3156                 return -EACCES;
3157         }
3158
3159         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3160                 min_off = max_off = reg->var_off.value + reg->off;
3161                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3162                                              zero_size_allowed);
3163                 if (err)
3164                         return err;
3165         } else {
3166                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
3167                  * simplicity since it requires corresponding support in
3168                  * Spectre masking for stack ALU.
3169                  * See also retrieve_ptr_limit().
3170                  */
3171                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
3172                         char tn_buf[48];
3173
3174                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3175                         verbose(env, "R%d indirect variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
3176                                 regno, tn_buf);
3177                         return -EACCES;
3178                 }
3179                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
3180                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
3181                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
3182                  * helper return since specific bounds are unknown what may
3183                  * cause uninitialized stack leaking.
3184                  */
3185                 if (meta && meta->raw_mode)
3186                         meta = NULL;
3187
3188                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
3189                     reg->smax_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3190                         verbose(env, "R%d unbounded indirect variable offset stack access\n",
3191                                 regno);
3192                         return -EACCES;
3193                 }
3194                 min_off = reg->smin_value + reg->off;
3195                 max_off = reg->smax_value + reg->off;
3196                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3197                                              zero_size_allowed);
3198                 if (err) {
3199                         verbose(env, "R%d min value is outside of stack bound\n",
3200                                 regno);
3201                         return err;
3202                 }
3203                 err = __check_stack_boundary(env, regno, max_off, access_size,
3204                                              zero_size_allowed);
3205                 if (err) {
3206                         verbose(env, "R%d max value is outside of stack bound\n",
3207                                 regno);
3208                         return err;
3209                 }
3210         }
3211
3212         if (meta && meta->raw_mode) {
3213                 meta->access_size = access_size;
3214                 meta->regno = regno;
3215                 return 0;
3216         }
3217
3218         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
3219                 u8 *stype;
3220
3221                 slot = -i - 1;
3222                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
3223                 if (state->allocated_stack <= slot)
3224                         goto err;
3225                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
3226                 if (*stype == STACK_MISC)
3227                         goto mark;
3228                 if (*stype == STACK_ZERO) {
3229                         /* helper can write anything into the stack */
3230                         *stype = STACK_MISC;
3231                         goto mark;
3232                 }
3233                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
3234                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE) {
3235                         __mark_reg_unknown(env, &state->stack[spi].spilled_ptr);
3236                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
3237                                 state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
3238                         goto mark;
3239                 }
3240
3241 err:
3242                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3243                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
3244                                 min_off, i - min_off, access_size);
3245                 } else {
3246                         char tn_buf[48];
3247
3248                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3249                         verbose(env, "invalid indirect read from stack var_off %s+%d size %d\n",
3250                                 tn_buf, i - min_off, access_size);
3251                 }
3252                 return -EACCES;
3253 mark:
3254                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
3255                  * the whole slot to be marked as 'read'
3256                  */
3257                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
3258                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
3259                               REG_LIVE_READ64);
3260         }
3261         return update_stack_depth(env, state, min_off);
3262 }
3263
3264 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3265                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
3266                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3267 {
3268         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3269
3270         switch (reg->type) {
3271         case PTR_TO_PACKET:
3272         case PTR_TO_PACKET_META:
3273                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
3274                                            zero_size_allowed);
3275         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3276                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
3277                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
3278                                           BPF_READ))
3279                         return -EACCES;
3280                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
3281                                         zero_size_allowed);
3282         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
3283                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
3284                                             zero_size_allowed, meta);
3285         }
3286 }
3287
3288 /* Implementation details:
3289  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
3290  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
3291  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
3292  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
3293  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
3294  * address of the map element.
3295  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
3296  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
3297  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
3298  * point to different bpf_spin_locks.
3299  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
3300  * dead-locks.
3301  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
3302  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
3303  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
3304  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
3305  * and clears it after bpf_spin_unlock.
3306  */
3307 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3308                              bool is_lock)
3309 {
3310         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3311         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3312         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
3313         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3314         u64 val = reg->var_off.value;
3315
3316         if (reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE) {
3317                 verbose(env, "R%d is not a pointer to map_value\n", regno);
3318                 return -EINVAL;
3319         }
3320         if (!is_const) {
3321                 verbose(env,
3322                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
3323                         regno);
3324                 return -EINVAL;
3325         }
3326         if (!map->btf) {
3327                 verbose(env,
3328                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
3329                         map->name);
3330                 return -EINVAL;
3331         }
3332         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
3333                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
3334                         verbose(env,
3335                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
3336                                 map->name);
3337                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
3338                         verbose(env,
3339                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
3340                                 map->name);
3341                 else
3342                         verbose(env,
3343                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
3344                                 map->name);
3345                 return -EINVAL;
3346         }
3347         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
3348                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
3349                         val + reg->off);
3350                 return -EINVAL;
3351         }
3352         if (is_lock) {
3353                 if (cur->active_spin_lock) {
3354                         verbose(env,
3355                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
3356                         return -EINVAL;
3357                 }
3358                 cur->active_spin_lock = reg->id;
3359         } else {
3360                 if (!cur->active_spin_lock) {
3361                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
3362                         return -EINVAL;
3363                 }
3364                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
3365                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
3366                         return -EINVAL;
3367                 }
3368                 cur->active_spin_lock = 0;
3369         }
3370         return 0;
3371 }
3372
3373 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
3374 {
3375         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
3376                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
3377                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3378 }
3379
3380 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
3381 {
3382         return type == ARG_CONST_SIZE ||
3383                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
3384 }
3385
3386 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
3387 {
3388         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
3389                type == ARG_PTR_TO_LONG;
3390 }
3391
3392 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
3393 {
3394         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
3395                 return sizeof(u32);
3396         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
3397                 return sizeof(u64);
3398
3399         return -EINVAL;
3400 }
3401
3402 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3403                           enum bpf_arg_type arg_type,
3404                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
3405 {
3406         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3407         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
3408         int err = 0;
3409
3410         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
3411                 return 0;
3412
3413         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
3414         if (err)
3415                 return err;
3416
3417         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
3418                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
3419                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
3420                                 regno);
3421                         return -EACCES;
3422                 }
3423                 return 0;
3424         }
3425
3426         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
3427             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
3428                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
3429                 return -EACCES;
3430         }
3431
3432         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
3433             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3434             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
3435             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3436                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3437                 if (register_is_null(reg) &&
3438                     arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3439                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3440                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3441                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3442                          type != expected_type)
3443                         goto err_type;
3444         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
3445                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
3446                 expected_type = SCALAR_VALUE;
3447                 if (type != expected_type)
3448                         goto err_type;
3449         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3450                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
3451                 if (type != expected_type)
3452                         goto err_type;
3453         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX ||
3454                    arg_type == ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL) {
3455                 expected_type = PTR_TO_CTX;
3456                 if (!(register_is_null(reg) &&
3457                       arg_type == ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL)) {
3458                         if (type != expected_type)
3459                                 goto err_type;
3460                         err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
3461                         if (err < 0)
3462                                 return err;
3463                 }
3464         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON) {
3465                 expected_type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
3466                 /* Any sk pointer can be ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON */
3467                 if (!type_is_sk_pointer(type))
3468                         goto err_type;
3469                 if (reg->ref_obj_id) {
3470                         if (meta->ref_obj_id) {
3471                                 verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
3472                                         regno, reg->ref_obj_id,
3473                                         meta->ref_obj_id);
3474                                 return -EFAULT;
3475                         }
3476                         meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
3477                 }
3478         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
3479                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
3480                 if (type != expected_type)
3481                         goto err_type;
3482         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_BTF_ID) {
3483                 expected_type = PTR_TO_BTF_ID;
3484                 if (type != expected_type)
3485                         goto err_type;
3486                 if (reg->btf_id != meta->btf_id) {
3487                         verbose(env, "Helper has type %s got %s in R%d\n",
3488                                 kernel_type_name(meta->btf_id),
3489                                 kernel_type_name(reg->btf_id), regno);
3490
3491                         return -EACCES;
3492                 }
3493                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value || reg->off) {
3494                         verbose(env, "R%d is a pointer to in-kernel struct with non-zero offset\n",
3495                                 regno);
3496                         return -EACCES;
3497                 }
3498         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
3499                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
3500                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
3501                                 return -EACCES;
3502                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
3503                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
3504                                 return -EACCES;
3505                 } else {
3506                         verbose(env, "verifier internal error\n");
3507                         return -EFAULT;
3508                 }
3509         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
3510                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3511                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
3512                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
3513                  * happens during stack boundary checking.
3514                  */
3515                 if (register_is_null(reg) &&
3516                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
3517                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3518                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3519                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3520                          type != expected_type)
3521                         goto err_type;
3522                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3523         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3524                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3525                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3526                     type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3527                     type != expected_type)
3528                         goto err_type;
3529         } else {
3530                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
3531                 return -EFAULT;
3532         }
3533
3534         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3535                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
3536                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
3537         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
3538                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
3539                  * check that [key, key + map->key_size) are within
3540                  * stack limits and initialized
3541                  */
3542                 if (!meta->map_ptr) {
3543                         /* in function declaration map_ptr must come before
3544                          * map_key, so that it's verified and known before
3545                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
3546                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
3547                          */
3548                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
3549                         return -EACCES;
3550                 }
3551                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3552                                               meta->map_ptr->key_size, false,
3553                                               NULL);
3554         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3555                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
3556                     !register_is_null(reg)) ||
3557                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
3558                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
3559                  * check [value, value + map->value_size) validity
3560                  */
3561                 if (!meta->map_ptr) {
3562                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
3563                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
3564                         return -EACCES;
3565                 }
3566                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
3567                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3568                                               meta->map_ptr->value_size, false,
3569                                               meta);
3570         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
3571                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
3572
3573                 /* This is used to refine r0 return value bounds for helpers
3574                  * that enforce this value as an upper bound on return values.
3575                  * See do_refine_retval_range() for helpers that can refine
3576                  * the return value. C type of helper is u32 so we pull register
3577                  * bound from umax_value however, if negative verifier errors
3578                  * out. Only upper bounds can be learned because retval is an
3579                  * int type and negative retvals are allowed.
3580                  */
3581                 meta->msize_max_value = reg->umax_value;
3582
3583                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
3584                  * happens using its boundaries.
3585                  */
3586                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
3587                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
3588                          * mode so that the program is required to
3589                          * initialize all the memory that the helper could
3590                          * just partially fill up.
3591                          */
3592                         meta = NULL;
3593
3594                 if (reg->smin_value < 0) {
3595                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
3596                                 regno);
3597                         return -EACCES;
3598                 }
3599
3600                 if (reg->umin_value == 0) {
3601                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
3602                                                       zero_size_allowed,
3603                                                       meta);
3604                         if (err)
3605                                 return err;
3606                 }
3607
3608                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
3609                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
3610                                 regno);
3611                         return -EACCES;
3612                 }
3613                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
3614                                               reg->umax_value,
3615                                               zero_size_allowed, meta);
3616                 if (!err)
3617                         err = mark_chain_precision(env, regno);
3618         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3619                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
3620
3621                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
3622                 if (err)
3623                         return err;
3624                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
3625         }
3626
3627         return err;
3628 err_type:
3629         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3630                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
3631         return -EACCES;
3632 }
3633
3634 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
3635                                         struct bpf_map *map, int func_id)
3636 {
3637         if (!map)
3638                 return 0;
3639
3640         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
3641         switch (map->map_type) {
3642         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
3643                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
3644                         goto error;
3645                 break;
3646         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
3647                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
3648                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
3649                     func_id != BPF_FUNC_skb_output &&
3650                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value &&
3651                     func_id != BPF_FUNC_xdp_output)
3652                         goto error;
3653                 break;
3654         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
3655                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
3656                         goto error;
3657                 break;
3658         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
3659                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
3660                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
3661                         goto error;
3662                 break;
3663         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
3664         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
3665                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
3666                         goto error;
3667                 break;
3668         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
3669         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH:
3670                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3671                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3672                         goto error;
3673                 break;
3674         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
3675          * appear.
3676          */
3677         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
3678                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
3679                         goto error;
3680                 break;
3681         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
3682                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3683                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3684                         goto error;
3685                 break;
3686         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
3687         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
3688                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3689                         goto error;
3690                 break;
3691         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
3692                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
3693                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
3694                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3695                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map &&
3696                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3697                         goto error;
3698                 break;
3699         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
3700                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
3701                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
3702                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3703                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash &&
3704                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3705                         goto error;
3706                 break;
3707         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
3708                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3709                         goto error;
3710                 break;
3711         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
3712         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
3713                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
3714                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3715                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
3716                         goto error;
3717                 break;
3718         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
3719                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
3720                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
3721                         goto error;
3722                 break;
3723         default:
3724                 break;
3725         }
3726
3727         /* ... and second from the function itself. */
3728         switch (func_id) {
3729         case BPF_FUNC_tail_call:
3730                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
3731                         goto error;
3732                 if (env->subprog_cnt > 1) {
3733                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
3734                         return -EINVAL;
3735                 }
3736                 break;
3737         case BPF_FUNC_perf_event_read:
3738         case BPF_FUNC_perf_event_output:
3739         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
3740         case BPF_FUNC_skb_output:
3741         case BPF_FUNC_xdp_output:
3742                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
3743                         goto error;
3744                 break;
3745         case BPF_FUNC_get_stackid:
3746                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
3747                         goto error;
3748                 break;
3749         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
3750         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
3751                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
3752                         goto error;
3753                 break;
3754         case BPF_FUNC_redirect_map:
3755                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
3756                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH &&
3757                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
3758                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
3759                         goto error;
3760                 break;
3761         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
3762         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
3763         case BPF_FUNC_sock_map_update:
3764                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
3765                         goto error;
3766                 break;
3767         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
3768         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
3769         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
3770                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
3771                         goto error;
3772                 break;
3773         case BPF_FUNC_get_local_storage:
3774                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
3775                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
3776                         goto error;
3777                 break;
3778         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
3779                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY &&
3780                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP &&
3781                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
3782                         goto error;
3783                 break;
3784         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
3785         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
3786         case BPF_FUNC_map_push_elem:
3787                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
3788                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
3789                         goto error;
3790                 break;
3791         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
3792         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
3793                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
3794                         goto error;
3795                 break;
3796         default:
3797                 break;
3798         }
3799
3800         return 0;
3801 error:
3802         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
3803                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
3804         return -EINVAL;
3805 }
3806
3807 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3808 {
3809         int count = 0;
3810
3811         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3812                 count++;
3813         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3814                 count++;
3815         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3816                 count++;
3817         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3818                 count++;
3819         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
3820                 count++;
3821
3822         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
3823          * which is sufficient for the helper functions we have
3824          * right now.
3825          */
3826         return count <= 1;
3827 }
3828
3829 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
3830                                     enum bpf_arg_type arg_next)
3831 {
3832         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3833                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
3834                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
3835                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
3836 }
3837
3838 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
3839 {
3840         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
3841          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
3842          * to be paired, so make sure there's no buggy
3843          * helper function specification.
3844          */
3845         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
3846             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
3847             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
3848             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
3849             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
3850             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
3851                 return false;
3852
3853         return true;
3854 }
3855
3856 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3857 {
3858         int count = 0;
3859
3860         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
3861                 count++;
3862         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
3863                 count++;
3864         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
3865                 count++;
3866         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
3867                 count++;
3868         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
3869                 count++;
3870
3871         /* A reference acquiring function cannot acquire
3872          * another refcounted ptr.
3873          */
3874         if (is_acquire_function(func_id) && count)
3875                 return false;
3876
3877         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
3878          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
3879          */
3880         return count <= 1;
3881 }
3882
3883 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
3884 {
3885         return check_raw_mode_ok(fn) &&
3886                check_arg_pair_ok(fn) &&
3887                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
3888 }
3889
3890 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
3891  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
3892  */
3893 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
3894                                      struct bpf_func_state *state)
3895 {
3896         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3897         int i;
3898
3899         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3900                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
3901                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3902
3903         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3904                 if (!reg)
3905                         continue;
3906                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
3907                         __mark_reg_unknown(env, reg);
3908         }
3909 }
3910
3911 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
3912 {
3913         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3914         int i;
3915
3916         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3917                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
3918 }
3919
3920 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
3921                                    struct bpf_func_state *state,
3922                                    int ref_obj_id)
3923 {
3924         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
3925         int i;
3926
3927         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
3928                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
3929                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
3930
3931         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
3932                 if (!reg)
3933                         continue;
3934                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
3935                         __mark_reg_unknown(env, reg);
3936         }
3937 }
3938
3939 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
3940  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
3941  */
3942 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
3943                              int ref_obj_id)
3944 {
3945         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3946         int err;
3947         int i;
3948
3949         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
3950         if (err)
3951                 return err;
3952
3953         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
3954                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
3955
3956         return 0;
3957 }
3958
3959 static void clear_caller_saved_regs(struct bpf_verifier_env *env,
3960                                     struct bpf_reg_state *regs)
3961 {
3962         int i;
3963
3964         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
3965         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3966                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3967                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3968         }
3969 }
3970
3971 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
3972                            int *insn_idx)
3973 {
3974         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
3975         struct bpf_func_info_aux *func_info_aux;
3976         struct bpf_func_state *caller, *callee;
3977         int i, err, subprog, target_insn;
3978         bool is_global = false;
3979
3980         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
3981                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
3982                         state->curframe + 2);
3983                 return -E2BIG;
3984         }
3985
3986         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
3987         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
3988         if (subprog < 0) {
3989                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3990                         target_insn + 1);
3991                 return -EFAULT;
3992         }
3993
3994         caller = state->frame[state->curframe];
3995         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
3996                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
3997                         state->curframe + 1);
3998                 return -EFAULT;
3999         }
4000
4001         func_info_aux = env->prog->aux->func_info_aux;
4002         if (func_info_aux)
4003                 is_global = func_info_aux[subprog].linkage == BTF_FUNC_GLOBAL;
4004         err = btf_check_func_arg_match(env, subprog, caller->regs);
4005         if (err == -EFAULT)
4006                 return err;
4007         if (is_global) {
4008                 if (err) {
4009                         verbose(env, "Caller passes invalid args into func#%d\n",
4010                                 subprog);
4011                         return err;
4012                 } else {
4013                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
4014                                 verbose(env,
4015                                         "Func#%d is global and valid. Skipping.\n",
4016                                         subprog);
4017                         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
4018
4019                         /* All global functions return SCALAR_VALUE */
4020                         mark_reg_unknown(env, caller->regs, BPF_REG_0);
4021
4022                         /* continue with next insn after call */
4023                         return 0;
4024                 }
4025         }
4026
4027         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
4028         if (!callee)
4029                 return -ENOMEM;
4030         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
4031
4032         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
4033          * into its own stack before reading from it.
4034          * callee can read/write into caller's stack
4035          */
4036         init_func_state(env, callee,
4037                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
4038                         *insn_idx /* callsite */,
4039                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
4040                         subprog /* subprog number within this prog */);
4041
4042         /* Transfer references to the callee */
4043         err = transfer_reference_state(callee, caller);
4044         if (err)
4045                 return err;
4046
4047         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
4048          * pointers, which connects us up to the liveness chain
4049          */
4050         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
4051                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
4052
4053         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
4054
4055         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
4056         state->curframe++;
4057
4058         /* and go analyze first insn of the callee */
4059         *insn_idx = target_insn;
4060
4061         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
4062                 verbose(env, "caller:\n");
4063                 print_verifier_state(env, caller);
4064                 verbose(env, "callee:\n");
4065                 print_verifier_state(env, callee);
4066         }
4067         return 0;
4068 }
4069
4070 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
4071 {
4072         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
4073         struct bpf_func_state *caller, *callee;
4074         struct bpf_reg_state *r0;
4075         int err;
4076
4077         callee = state->frame[state->curframe];
4078         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
4079         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
4080                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
4081                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
4082                  * since these pointers are valid. Only current stack
4083                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
4084                  * but let's be conservative
4085                  */
4086                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
4087                 return -EINVAL;
4088         }
4089
4090         state->curframe--;
4091         caller = state->frame[state->curframe];
4092         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
4093         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
4094
4095         /* Transfer references to the caller */
4096         err = transfer_reference_state(caller, callee);
4097         if (err)
4098                 return err;
4099
4100         *insn_idx = callee->callsite + 1;
4101         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
4102                 verbose(env, "returning from callee:\n");
4103                 print_verifier_state(env, callee);
4104                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
4105                 print_verifier_state(env, caller);
4106         }
4107         /* clear everything in the callee */
4108         free_func_state(callee);
4109         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
4110         return 0;
4111 }
4112
4113 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
4114                                    int func_id,
4115                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
4116 {
4117         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
4118
4119         if (ret_type != RET_INTEGER ||
4120             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
4121              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str))
4122                 return;
4123
4124         ret_reg->smax_value = meta->msize_max_value;
4125         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
4126         __reg_bound_offset(ret_reg);
4127         __update_reg_bounds(ret_reg);
4128 }
4129
4130 static int
4131 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
4132                 int func_id, int insn_idx)
4133 {
4134         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
4135         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
4136
4137         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
4138             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
4139             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
4140             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
4141             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
4142             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
4143             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
4144                 return 0;
4145
4146         if (map == NULL) {
4147                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4148                 return -EINVAL;
4149         }
4150
4151         /* In case of read-only, some additional restrictions
4152          * need to be applied in order to prevent altering the
4153          * state of the map from program side.
4154          */
4155         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
4156             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
4157              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
4158              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
4159              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
4160                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
4161                 return -EACCES;
4162         }
4163
4164         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state))
4165                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
4166                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
4167         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) != meta->map_ptr)
4168                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
4169                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
4170         return 0;
4171 }
4172
4173 static int
4174 record_func_key(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
4175                 int func_id, int insn_idx)
4176 {
4177         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
4178         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg;
4179         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
4180         struct tnum range;
4181         u64 val;
4182         int err;
4183
4184         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
4185                 return 0;
4186         if (!map || map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY) {
4187                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4188                 return -EINVAL;
4189         }
4190
4191         range = tnum_range(0, map->max_entries - 1);
4192         reg = &regs[BPF_REG_3];
4193
4194         if (!register_is_const(reg) || !tnum_in(range, reg->var_off)) {
4195                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
4196                 return 0;
4197         }
4198
4199         err = mark_chain_precision(env, BPF_REG_3);
4200         if (err)
4201                 return err;
4202
4203         val = reg->var_off.value;
4204         if (bpf_map_key_unseen(aux))
4205                 bpf_map_key_store(aux, val);
4206         else if (!bpf_map_key_poisoned(aux) &&
4207                   bpf_map_key_immediate(aux) != val)
4208                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
4209         return 0;
4210 }
4211
4212 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
4213 {
4214         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
4215         int i;
4216
4217         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
4218                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
4219                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
4220         }
4221         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
4222 }
4223
4224 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
4225 {
4226         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
4227         struct bpf_reg_state *regs;
4228         struct bpf_call_arg_meta meta;
4229         bool changes_data;
4230         int i, err;
4231
4232         /* find function prototype */
4233         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
4234                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
4235                         func_id);
4236                 return -EINVAL;
4237         }
4238
4239         if (env->ops->get_func_proto)
4240                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
4241         if (!fn) {
4242                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
4243                         func_id);
4244                 return -EINVAL;
4245         }
4246
4247         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
4248         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
4249                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
4250                 return -EINVAL;
4251         }
4252
4253         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
4254         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
4255         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
4256                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
4257                         func_id_name(func_id), func_id);
4258                 return -EINVAL;
4259         }
4260
4261         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
4262         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
4263
4264         err = check_func_proto(fn, func_id);
4265         if (err) {
4266                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4267                         func_id_name(func_id), func_id);
4268                 return err;
4269         }
4270
4271         meta.func_id = func_id;
4272         /* check args */
4273         for (i = 0; i < 5; i++) {
4274                 err = btf_resolve_helper_id(&env->log, fn, i);
4275                 if (err > 0)
4276                         meta.btf_id = err;
4277                 err = check_func_arg(env, BPF_REG_1 + i, fn->arg_type[i], &meta);
4278                 if (err)
4279                         return err;
4280         }
4281
4282         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
4283         if (err)
4284                 return err;
4285
4286         err = record_func_key(env, &meta, func_id, insn_idx);
4287         if (err)
4288                 return err;
4289
4290         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
4291          * is inferred from register state.
4292          */
4293         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
4294                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
4295                                        BPF_WRITE, -1, false);
4296                 if (err)
4297                         return err;
4298         }
4299
4300         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
4301                 err = check_reference_leak(env);
4302                 if (err) {
4303                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
4304                         return err;
4305                 }
4306         } else if (is_release_function(func_id)) {
4307                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
4308                 if (err) {
4309                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
4310                                 func_id_name(func_id), func_id);
4311                         return err;
4312                 }
4313         }
4314
4315         regs = cur_regs(env);
4316
4317         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
4318          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
4319          */
4320         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
4321             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
4322                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
4323                 return -EINVAL;
4324         }
4325
4326         /* reset caller saved regs */
4327         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4328                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4329                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4330         }
4331
4332         /* helper call returns 64-bit value. */
4333         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4334
4335         /* update return register (already marked as written above) */
4336         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
4337                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
4338                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4339         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
4340                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
4341         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
4342                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4343                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
4344                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4345                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
4346                  * can check 'value_size' boundary of memory access
4347                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
4348                  */
4349                 if (meta.map_ptr == NULL) {
4350                         verbose(env,
4351                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4352                         return -EINVAL;
4353                 }
4354                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
4355                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4356                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4357                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
4358                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4359                 } else {
4360                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
4361                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4362                 }
4363         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4364                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4365                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
4366                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4367         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
4368                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4369                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
4370                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4371         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
4372                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4373                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
4374                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4375         } else {
4376                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
4377                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
4378                 return -EINVAL;
4379         }
4380
4381         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
4382                 /* For release_reference() */
4383                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
4384         } else if (is_acquire_function(func_id)) {
4385                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
4386
4387                 if (id < 0)
4388                         return id;
4389                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
4390                 regs[BPF_REG_0].id = id;
4391                 /* For release_reference() */
4392                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
4393         }
4394
4395         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
4396
4397         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
4398         if (err)
4399                 return err;
4400
4401         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
4402                 const char *err_str;
4403
4404 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
4405                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
4406                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
4407 #else
4408                 err = -ENOTSUPP;
4409                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
4410 #endif
4411                 if (err) {
4412                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
4413                         return err;
4414                 }
4415
4416                 env->prog->has_callchain_buf = true;
4417         }
4418
4419         if (changes_data)
4420                 clear_all_pkt_pointers(env);
4421         return 0;
4422 }
4423
4424 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
4425 {
4426         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
4427         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
4428
4429         if (b < 0)
4430                 return res > a;
4431         return res < a;
4432 }
4433
4434 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
4435 {
4436         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
4437         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
4438
4439         if (b < 0)
4440                 return res < a;
4441         return res > a;
4442 }
4443
4444 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
4445                                   const struct bpf_reg_state *reg,
4446                                   enum bpf_reg_type type)
4447 {
4448         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
4449         s64 val = reg->var_off.value;
4450         s64 smin = reg->smin_value;
4451
4452         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
4453                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
4454                         reg_type_str[type], val);
4455                 return false;
4456         }
4457
4458         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4459                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
4460                         reg_type_str[type], reg->off);
4461                 return false;
4462         }
4463
4464         if (smin == S64_MIN) {
4465                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
4466                         reg_type_str[type]);
4467                 return false;
4468         }
4469
4470         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4471                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
4472                         smin, reg_type_str[type]);
4473                 return false;
4474         }
4475
4476         return true;
4477 }
4478
4479 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
4480 {
4481         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
4482 }
4483
4484 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4485                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
4486 {
4487         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
4488                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
4489         u32 off;
4490
4491         switch (ptr_reg->type) {
4492         case PTR_TO_STACK:
4493                 /* Indirect variable offset stack access is prohibited in
4494                  * unprivileged mode so it's not handled here.
4495                  */
4496                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
4497                 if (mask_to_left)
4498                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
4499                 else
4500                         *ptr_limit = -off;
4501                 return 0;
4502         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4503                 if (mask_to_left) {
4504                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
4505                 } else {
4506                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
4507                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
4508                 }
4509                 return 0;
4510         default:
4511                 return -EINVAL;
4512         }
4513 }
4514
4515 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
4516                                     const struct bpf_insn *insn)
4517 {
4518         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
4519 }
4520
4521 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
4522                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
4523 {
4524         /* If we arrived here from different branches with different
4525          * state or limits to sanitize, then this won't work.
4526          */
4527         if (aux->alu_state &&
4528             (aux->alu_state != alu_state ||
4529              aux->alu_limit != alu_limit))
4530                 return -EACCES;
4531
4532         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
4533         aux->alu_state = alu_state;
4534         aux->alu_limit = alu_limit;
4535         return 0;
4536 }
4537
4538 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4539                             struct bpf_insn *insn)
4540 {
4541         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4542
4543         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4544                 return 0;
4545
4546         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
4547 }
4548
4549 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4550                             struct bpf_insn *insn,
4551                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4552                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
4553                             bool off_is_neg)
4554 {
4555         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4556         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4557         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
4558         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4559         u32 alu_state, alu_limit;
4560         struct bpf_reg_state tmp;
4561         bool ret;
4562
4563         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4564                 return 0;
4565
4566         /* We already marked aux for masking from non-speculative
4567          * paths, thus we got here in the first place. We only care
4568          * to explore bad access from here.
4569          */
4570         if (vstate->speculative)
4571                 goto do_sim;
4572
4573         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
4574         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
4575                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
4576
4577         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
4578                 return 0;
4579         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
4580                 return -EACCES;
4581 do_sim:
4582         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
4583          * speculative execution from truncation as a result of
4584          * masking when off was not within expected range. If off
4585          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
4586          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
4587          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
4588          * and truncated reg-based in the other in order to explore
4589          * bad access.
4590          */
4591         if (!ptr_is_dst_reg) {
4592                 tmp = *dst_reg;
4593                 *dst_reg = *ptr_reg;
4594         }
4595         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
4596         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
4597                 *dst_reg = tmp;
4598         return !ret ? -EFAULT : 0;
4599 }
4600
4601 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
4602  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
4603  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
4604  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
4605  */
4606 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4607                                    struct bpf_insn *insn,
4608                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4609                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
4610 {
4611         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4612         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4613         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
4614         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
4615         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
4616             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
4617         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
4618             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
4619         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
4620         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4621         int ret;
4622
4623         dst_reg = &regs[dst];
4624
4625         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4626             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4627                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4628                  * e.g. dead branches.
4629                  */
4630                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
4631                 return 0;
4632         }
4633
4634         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4635                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
4636                 verbose(env,
4637                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
4638                         dst);
4639                 return -EACCES;
4640         }
4641
4642         switch (ptr_reg->type) {
4643         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
4644                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
4645                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4646                 return -EACCES;
4647         case CONST_PTR_TO_MAP:
4648         case PTR_TO_PACKET_END:
4649         case PTR_TO_SOCKET:
4650         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
4651         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
4652         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
4653         case PTR_TO_TCP_SOCK:
4654         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
4655         case PTR_TO_XDP_SOCK:
4656                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
4657                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4658                 return -EACCES;
4659         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4660                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
4661                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
4662                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
4663                         return -EACCES;
4664                 }
4665                 /* fall-through */
4666         default:
4667                 break;
4668         }
4669
4670         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
4671          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
4672          */
4673         dst_reg->type = ptr_reg->type;
4674         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4675
4676         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
4677             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
4678                 return -EINVAL;
4679
4680         switch (opcode) {
4681         case BPF_ADD:
4682                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4683                 if (ret < 0) {
4684                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
4685                         return ret;
4686                 }
4687                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
4688                  * the s32 'off' field
4689                  */
4690                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
4691                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
4692                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
4693                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4694                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4695                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4696                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4697                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4698                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
4699                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4700                         break;
4701                 }
4702                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
4703                  * == 0, since it's a scalar.
4704                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
4705                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
4706                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
4707                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
4708                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
4709                  * from ptr_reg.
4710                  */
4711                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
4712                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
4713                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4714                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4715                 } else {
4716                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
4717                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
4718                 }
4719                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
4720                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
4721                         dst_reg->umin_value = 0;
4722                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4723                 } else {
4724                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
4725                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
4726                 }
4727                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4728                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4729                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4730                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4731                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4732                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4733                         dst_reg->raw = 0;
4734                 }
4735                 break;
4736         case BPF_SUB:
4737                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4738                 if (ret < 0) {
4739                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
4740                         return ret;
4741                 }
4742                 if (dst_reg == off_reg) {
4743                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
4744                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
4745                                 dst);
4746                         return -EACCES;
4747                 }
4748                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
4749                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
4750                  * be able to deal with it.
4751                  */
4752                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
4753                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
4754                                 dst);
4755                         return -EACCES;
4756                 }
4757                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
4758                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
4759                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
4760                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4761                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4762                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4763                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4764                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4765                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4766                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
4767                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4768                         break;
4769                 }
4770                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
4771                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
4772                  */
4773                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
4774                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
4775                         /* Overflow possible, we know nothing */
4776                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4777                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4778                 } else {
4779                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
4780                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
4781                 }
4782                 if (umin_ptr < umax_val) {
4783                         /* Overflow possible, we know nothing */
4784                         dst_reg->umin_value = 0;
4785                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4786                 } else {
4787                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4788                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
4789                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
4790                 }
4791                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4792                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4793                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4794                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4795                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4796                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4797                         if (smin_val < 0)
4798                                 dst_reg->raw = 0;
4799                 }
4800                 break;
4801         case BPF_AND:
4802         case BPF_OR:
4803         case BPF_XOR:
4804                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
4805                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
4806                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4807                 return -EACCES;
4808         default:
4809                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
4810                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
4811                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
4812                 return -EACCES;
4813         }
4814
4815         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
4816                 return -EINVAL;
4817
4818         __update_reg_bounds(dst_reg);
4819         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
4820         __reg_bound_offset(dst_reg);
4821
4822         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
4823          * in order to be able to sanitize access later on.
4824          */
4825         if (!env->allow_ptr_leaks) {
4826                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
4827                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
4828                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
4829                                 "prohibited for !root\n", dst);
4830                         return -EACCES;
4831                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
4832                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
4833                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
4834                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
4835                                 "prohibited for !root\n", dst);
4836                         return -EACCES;
4837                 }
4838         }
4839
4840         return 0;
4841 }
4842
4843 static void scalar_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
4844                                struct bpf_reg_state *src_reg)
4845 {
4846         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
4847         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
4848         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
4849         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
4850
4851         if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
4852             signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
4853                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4854                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4855         } else {
4856                 dst_reg->smin_value += smin_val;
4857                 dst_reg->smax_value += smax_val;
4858         }
4859         if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
4860             dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
4861                 dst_reg->umin_value = 0;
4862                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4863         } else {
4864                 dst_reg->umin_value += umin_val;
4865                 dst_reg->umax_value += umax_val;
4866         }
4867         dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg->var_off);
4868 }
4869
4870 static void scalar_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
4871                                struct bpf_reg_state *src_reg)
4872 {
4873         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
4874         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
4875         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
4876         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
4877
4878         if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
4879             signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
4880                 /* Overflow possible, we know nothing */
4881                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4882                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4883         } else {
4884                 dst_reg->smin_value -= smax_val;
4885                 dst_reg->smax_value -= smin_val;
4886         }
4887         if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
4888                 /* Overflow possible, we know nothing */
4889                 dst_reg->umin_value = 0;
4890                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4891         } else {
4892                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
4893                 dst_reg->umin_value -= umax_val;
4894                 dst_reg->umax_value -= umin_val;
4895         }
4896         dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg->var_off);
4897 }
4898
4899 static void scalar_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
4900                                struct bpf_reg_state *src_reg)
4901 {
4902         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
4903         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
4904         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
4905
4906         dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg->var_off);
4907         if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
4908                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
4909                 __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4910                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4911                 return;
4912         }
4913         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
4914          * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
4915          */
4916         if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
4917                 /* Potential overflow, we know nothing */
4918                 __mark_reg_unbounded(dst_reg);
4919                 /* (except what we can learn from the var_off) */
4920                 __update_reg_bounds(dst_reg);
4921                 return;
4922         }
4923         dst_reg->umin_value *= umin_val;
4924         dst_reg->umax_value *= umax_val;
4925         if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
4926                 /* Overflow possible, we know nothing */
4927                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4928                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4929         } else {
4930                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4931                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4932         }
4933 }
4934
4935 static void scalar_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
4936                                struct bpf_reg_state *src_reg)
4937 {
4938         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
4939         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
4940
4941         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
4942          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
4943          */
4944         dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg->var_off);
4945         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
4946         dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
4947         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4948                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
4949                  * ain't nobody got time for that.
4950                  */
4951                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4952                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4953         } else {
4954                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
4955                  * cast result into s64.
4956                  */
4957                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4958                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4959         }
4960         /* We may learn something more from the var_off */
4961         __update_reg_bounds(dst_reg);
4962 }
4963
4964 static void scalar_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
4965                               struct bpf_reg_state *src_reg)
4966 {
4967         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
4968         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
4969
4970         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
4971          * maximum of the operands' minima
4972          */
4973         dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg->var_off);
4974         dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
4975         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
4976         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
4977                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
4978                  * ain't nobody got time for that.
4979                  */
4980                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4981                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4982         } else {
4983                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
4984                  * cast result into s64.
4985                  */
4986                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
4987                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
4988         }
4989         /* We may learn something more from the var_off */
4990         __update_reg_bounds(dst_reg);
4991 }
4992
4993 static void scalar_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
4994                                struct bpf_reg_state *src_reg)
4995 {
4996         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
4997         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
4998
4999         /* We lose all sign bit information (except what we can pick
5000          * up from var_off)
5001          */
5002         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5003         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5004         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
5005         if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
5006                 dst_reg->umin_value = 0;
5007                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
5008         } else {
5009                 dst_reg->umin_value <<= umin_val;
5010                 dst_reg->umax_value <<= umax_val;
5011         }
5012         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
5013         /* We may learn something more from the var_off */
5014         __update_reg_bounds(dst_reg);
5015 }
5016
5017 static void scalar_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5018                                struct bpf_reg_state *src_reg)
5019 {
5020         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
5021         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
5022
5023         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
5024          * be negative, then either:
5025          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
5026          *    unknown, so we lose our signed bounds
5027          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
5028          *    signed bounds
5029          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
5030          *    about the result
5031          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
5032          * unsigned bounts capture the signed bounds.
5033          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
5034          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
5035          * var_off of the result.
5036          */
5037         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5038         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5039         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
5040         dst_reg->umin_value >>= umax_val;
5041         dst_reg->umax_value >>= umin_val;
5042         /* We may learn something more from the var_off */
5043         __update_reg_bounds(dst_reg);
5044 }
5045
5046 static void scalar_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5047                                 struct bpf_reg_state *src_reg,
5048                                 u64 insn_bitness)
5049 {
5050         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
5051
5052         /* Upon reaching here, src_known is true and
5053          * umax_val is equal to umin_val.
5054          */
5055         if (insn_bitness == 32) {
5056                 dst_reg->smin_value = (u32)(((s32)dst_reg->smin_value) >> umin_val);
5057                 dst_reg->smax_value = (u32)(((s32)dst_reg->smax_value) >> umin_val);
5058         } else {
5059                 dst_reg->smin_value >>= umin_val;
5060                 dst_reg->smax_value >>= umin_val;
5061         }
5062
5063         dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val,
5064                                         insn_bitness);
5065
5066         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
5067          * dst_reg var_off to refine the result.
5068          */
5069         dst_reg->umin_value = 0;
5070         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
5071         __update_reg_bounds(dst_reg);
5072 }
5073
5074 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
5075  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
5076  * need extra checks in the 32-bit case.
5077  */
5078 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
5079                                       struct bpf_insn *insn,
5080                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
5081                                       struct bpf_reg_state src_reg)
5082 {
5083         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5084         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5085         bool src_known, dst_known;
5086         s64 smin_val, smax_val;
5087         u64 umin_val, umax_val;
5088         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
5089         u32 dst = insn->dst_reg;
5090         int ret;
5091
5092         if (insn_bitness == 32) {
5093                 /* Relevant for 32-bit RSH: Information can propagate towards
5094                  * LSB, so it isn't sufficient to only truncate the output to
5095                  * 32 bits.
5096                  */
5097                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
5098                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
5099         }
5100
5101         smin_val = src_reg.smin_value;
5102         smax_val = src_reg.smax_value;
5103         umin_val = src_reg.umin_value;
5104         umax_val = src_reg.umax_value;
5105         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
5106         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
5107
5108         if ((src_known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
5109             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
5110                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
5111                  * e.g. dead branches.
5112                  */
5113                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
5114                 return 0;
5115         }
5116
5117         if (!src_known &&
5118             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
5119                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
5120                 return 0;
5121         }
5122
5123         switch (opcode) {
5124         case BPF_ADD:
5125                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
5126                 if (ret < 0) {
5127                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
5128                         return ret;
5129                 }
5130                 scalar_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
5131                 break;
5132         case BPF_SUB:
5133                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
5134                 if (ret < 0) {
5135                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
5136                         return ret;
5137                 }
5138                 scalar_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
5139                 break;
5140         case BPF_MUL:
5141                 scalar_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
5142                 break;
5143         case BPF_AND:
5144                 if (src_known && dst_known) {
5145                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
5146                                                   src_reg.var_off.value);
5147                         break;
5148                 }
5149                 scalar_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
5150                 break;
5151         case BPF_OR:
5152                 if (src_known && dst_known) {
5153                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
5154                                                   src_reg.var_off.value);
5155                         break;
5156                 }
5157                 scalar_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
5158                 break;
5159         case BPF_LSH:
5160                 if (umax_val >= insn_bitness) {
5161                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
5162                          * This includes shifts by a negative number.
5163                          */
5164                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5165                         break;
5166                 }
5167                 scalar_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
5168                 break;
5169         case BPF_RSH:
5170                 if (umax_val >= insn_bitness) {
5171                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
5172                          * This includes shifts by a negative number.
5173                          */
5174                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5175                         break;
5176                 }
5177                 scalar_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
5178                 break;
5179         case BPF_ARSH:
5180                 if (umax_val >= insn_bitness) {
5181                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
5182                          * This includes shifts by a negative number.
5183                          */
5184                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5185                         break;
5186                 }
5187                 scalar_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg, insn_bitness);
5188                 break;
5189         default:
5190                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5191                 break;
5192         }
5193
5194         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
5195                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
5196                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
5197         }
5198
5199         __update_reg_bounds(dst_reg);
5200         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5201         __reg_bound_offset(dst_reg);
5202         return 0;
5203 }
5204
5205 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
5206  * and var_off.
5207  */
5208 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
5209                                    struct bpf_insn *insn)
5210 {
5211         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5212         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5213         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
5214         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
5215         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5216         int err;
5217
5218         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
5219         src_reg = NULL;
5220         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
5221                 ptr_reg = dst_reg;
5222         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5223                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
5224                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
5225                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
5226                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
5227                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
5228                                  * pointer subtraction
5229                                  */
5230                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
5231                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5232                                         return 0;
5233                                 }
5234                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
5235                                         insn->dst_reg,
5236                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
5237                                 return -EACCES;
5238                         } else {
5239                                 /* scalar += pointer
5240                                  * This is legal, but we have to reverse our
5241                                  * src/dest handling in computing the range
5242                                  */
5243                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
5244                                 if (err)
5245                                         return err;
5246                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5247                                                                src_reg, dst_reg);
5248                         }
5249                 } else if (ptr_reg) {
5250                         /* pointer += scalar */
5251                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
5252                         if (err)
5253                                 return err;
5254                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5255                                                        dst_reg, src_reg);
5256                 }
5257         } else {
5258                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
5259                  * need to be able to read from this state.
5260                  */
5261                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
5262                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
5263                 src_reg = &off_reg;
5264                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
5265                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5266                                                        ptr_reg, src_reg);
5267         }
5268
5269         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
5270         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
5271                 print_verifier_state(env, state);
5272                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
5273                 return -EINVAL;
5274         }
5275         if (WARN_ON(!src_reg)) {
5276                 print_verifier_state(env, state);
5277                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
5278                 return -EINVAL;
5279         }
5280         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
5281 }
5282
5283 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
5284 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5285 {
5286         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5287         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5288         int err;
5289
5290         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
5291                 if (opcode == BPF_NEG) {
5292                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
5293                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
5294                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
5295                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
5296                                 return -EINVAL;
5297                         }
5298                 } else {
5299                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
5300                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
5301                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5302                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
5303                                 return -EINVAL;
5304                         }
5305                 }
5306
5307                 /* check src operand */
5308                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5309                 if (err)
5310                         return err;
5311
5312                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
5313                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
5314                                 insn->dst_reg);
5315                         return -EACCES;
5316                 }
5317
5318                 /* check dest operand */
5319                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
5320                 if (err)
5321                         return err;
5322
5323         } else if (opcode == BPF_MOV) {
5324
5325                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5326                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5327                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
5328                                 return -EINVAL;
5329                         }
5330
5331                         /* check src operand */
5332                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5333                         if (err)
5334                                 return err;
5335                 } else {
5336                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5337                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
5338                                 return -EINVAL;
5339                         }
5340                 }
5341
5342                 /* check dest operand, mark as required later */
5343                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5344                 if (err)
5345                         return err;
5346
5347                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5348                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
5349                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
5350
5351                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5352                                 /* case: R1 = R2
5353                                  * copy register state to dest reg
5354                                  */
5355                                 *dst_reg = *src_reg;
5356                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
5357                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
5358                         } else {
5359                                 /* R1 = (u32) R2 */
5360                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
5361                                         verbose(env,
5362                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
5363                                                 insn->src_reg);
5364                                         return -EACCES;
5365                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5366                                         *dst_reg = *src_reg;
5367                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
5368                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
5369                                 } else {
5370                                         mark_reg_unknown(env, regs,
5371                                                          insn->dst_reg);
5372                                 }
5373                                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
5374                         }
5375                 } else {
5376                         /* case: R = imm
5377                          * remember the value we stored into this reg
5378                          */
5379                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
5380                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5381                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5382                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5383                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5384                                                  insn->imm);
5385                         } else {
5386                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5387                                                  (u32)insn->imm);
5388                         }
5389                 }
5390
5391         } else if (opcode > BPF_END) {
5392                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
5393                 return -EINVAL;
5394
5395         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
5396
5397                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5398                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5399                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5400                                 return -EINVAL;
5401                         }
5402                         /* check src1 operand */
5403                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5404                         if (err)
5405                                 return err;
5406                 } else {
5407                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5408                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5409                                 return -EINVAL;
5410                         }
5411                 }
5412
5413                 /* check src2 operand */
5414                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5415                 if (err)
5416                         return err;
5417
5418                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
5419                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
5420                         verbose(env, "div by zero\n");
5421                         return -EINVAL;
5422                 }
5423
5424                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
5425                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
5426                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
5427
5428                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
5429                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
5430                                 return -EINVAL;
5431                         }
5432                 }
5433
5434                 /* check dest operand */
5435                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5436                 if (err)
5437                         return err;
5438
5439                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
5440         }
5441
5442         return 0;
5443 }
5444
5445 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
5446                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
5447                                      enum bpf_reg_type type, u16 new_range)
5448 {
5449         struct bpf_reg_state *reg;
5450         int i;
5451
5452         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
5453                 reg = &state->regs[i];
5454                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5455                         /* keep the maximum range already checked */
5456                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5457         }
5458
5459         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5460                 if (!reg)
5461                         continue;
5462                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
5463                         reg->range = max(reg->range, new_range);
5464         }
5465 }
5466
5467 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
5468                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
5469                                    enum bpf_reg_type type,
5470                                    bool range_right_open)
5471 {
5472         u16 new_range;
5473         int i;
5474
5475         if (dst_reg->off < 0 ||
5476             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
5477                 /* This doesn't give us any range */
5478                 return;
5479
5480         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
5481             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
5482                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
5483                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
5484                  */
5485                 return;
5486
5487         new_range = dst_reg->off;
5488         if (range_right_open)
5489                 new_range--;
5490
5491         /* Examples for register markings:
5492          *
5493          * pkt_data in dst register:
5494          *
5495          *   r2 = r3;
5496          *   r2 += 8;
5497          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
5498          *   <access okay>
5499          *
5500          *   r2 = r3;
5501          *   r2 += 8;
5502          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
5503          *   <handle exception>
5504          *
5505          *   Where:
5506          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
5507          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5508          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5509          *
5510          * pkt_data in src register:
5511          *
5512          *   r2 = r3;
5513          *   r2 += 8;
5514          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
5515          *   <handle exception>
5516          *
5517          *   r2 = r3;
5518          *   r2 += 8;
5519          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
5520          *   <access okay>
5521          *
5522          *   Where:
5523          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
5524          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
5525          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
5526          *
5527          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
5528          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
5529          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
5530          * the check.
5531          */
5532
5533         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
5534          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
5535          * the range won't allow anything.
5536          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
5537          */
5538         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5539                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
5540                                          new_range);
5541 }
5542
5543 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
5544  * and return:
5545  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
5546  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
5547  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value range [0,10]
5548  */
5549 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
5550                            bool is_jmp32)
5551 {
5552         struct bpf_reg_state reg_lo;
5553         s64 sval;
5554
5555         if (__is_pointer_value(false, reg))
5556                 return -1;
5557
5558         if (is_jmp32) {
5559                 reg_lo = *reg;
5560                 reg = &reg_lo;
5561                 /* For JMP32, only low 32 bits are compared, coerce_reg_to_size
5562                  * could truncate high bits and update umin/umax according to
5563                  * information of low bits.
5564                  */
5565                 coerce_reg_to_size(reg, 4);
5566                 /* smin/smax need special handling. For example, after coerce,
5567                  * if smin_value is 0x00000000ffffffffLL, the value is -1 when
5568                  * used as operand to JMP32. It is a negative number from s32's
5569                  * point of view, while it is a positive number when seen as
5570                  * s64. The smin/smax are kept as s64, therefore, when used with
5571                  * JMP32, they need to be transformed into s32, then sign
5572                  * extended back to s64.
5573                  *
5574                  * Also, smin/smax were copied from umin/umax. If umin/umax has
5575                  * different sign bit, then min/max relationship doesn't
5576                  * maintain after casting into s32, for this case, set smin/smax
5577                  * to safest range.
5578                  */
5579                 if ((reg->umax_value ^ reg->umin_value) &
5580                     (1ULL << 31)) {
5581                         reg->smin_value = S32_MIN;
5582                         reg->smax_value = S32_MAX;
5583                 }
5584                 reg->smin_value = (s64)(s32)reg->smin_value;
5585                 reg->smax_value = (s64)(s32)reg->smax_value;
5586
5587                 val = (u32)val;
5588                 sval = (s64)(s32)val;
5589         } else {
5590                 sval = (s64)val;
5591         }
5592
5593         switch (opcode) {
5594         case BPF_JEQ:
5595                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5596                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5597                 break;
5598         case BPF_JNE:
5599                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
5600                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
5601                 break;
5602         case BPF_JSET:
5603                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
5604                         return 1;
5605                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
5606                         return 0;
5607                 break;
5608         case BPF_JGT:
5609                 if (reg->umin_value > val)
5610                         return 1;
5611                 else if (reg->umax_value <= val)
5612                         return 0;
5613                 break;
5614         case BPF_JSGT:
5615                 if (reg->smin_value > sval)
5616                         return 1;
5617                 else if (reg->smax_value < sval)
5618                         return 0;
5619                 break;
5620         case BPF_JLT:
5621                 if (reg->umax_value < val)
5622                         return 1;
5623                 else if (reg->umin_value >= val)
5624                         return 0;
5625                 break;
5626         case BPF_JSLT:
5627                 if (reg->smax_value < sval)
5628                         return 1;
5629                 else if (reg->smin_value >= sval)
5630                         return 0;
5631                 break;
5632         case BPF_JGE:
5633                 if (reg->umin_value >= val)
5634                         return 1;
5635                 else if (reg->umax_value < val)
5636                         return 0;
5637                 break;
5638         case BPF_JSGE:
5639                 if (reg->smin_value >= sval)
5640                         return 1;
5641                 else if (reg->smax_value < sval)
5642                         return 0;
5643                 break;
5644         case BPF_JLE:
5645                 if (reg->umax_value <= val)
5646                         return 1;
5647                 else if (reg->umin_value > val)
5648                         return 0;
5649                 break;
5650         case BPF_JSLE:
5651                 if (reg->smax_value <= sval)
5652                         return 1;
5653                 else if (reg->smin_value > sval)
5654                         return 0;
5655                 break;
5656         }
5657
5658         return -1;
5659 }
5660
5661 /* Generate min value of the high 32-bit from TNUM info. */
5662 static u64 gen_hi_min(struct tnum var)
5663 {
5664         return var.value & ~0xffffffffULL;
5665 }
5666
5667 /* Generate max value of the high 32-bit from TNUM info. */
5668 static u64 gen_hi_max(struct tnum var)
5669 {
5670         return (var.value | var.mask) & ~0xffffffffULL;
5671 }
5672
5673 /* Return true if VAL is compared with a s64 sign extended from s32, and they
5674  * are with the same signedness.
5675  */
5676 static bool cmp_val_with_extended_s64(s64 sval, struct bpf_reg_state *reg)
5677 {
5678         return ((s32)sval >= 0 &&
5679                 reg->smin_value >= 0 && reg->smax_value <= S32_MAX) ||
5680                ((s32)sval < 0 &&
5681                 reg->smax_value <= 0 && reg->smin_value >= S32_MIN);
5682 }
5683
5684 /* Constrain the possible values of @reg with unsigned upper bound @bound.
5685  * If @is_exclusive, @bound is an exclusive limit, otherwise it is inclusive.
5686  * If @is_jmp32, @bound is a 32-bit value that only constrains the low 32 bits
5687  * of @reg.
5688  */
5689 static void set_upper_bound(struct bpf_reg_state *reg, u64 bound, bool is_jmp32,
5690                             bool is_exclusive)
5691 {
5692         if (is_exclusive) {
5693                 /* There are no values for `reg` that make `reg<0` true. */
5694                 if (bound == 0)
5695                         return;
5696                 bound--;
5697         }
5698         if (is_jmp32) {
5699                 /* Constrain the register's value in the tnum representation.
5700                  * For 64-bit comparisons this happens later in
5701                  * __reg_bound_offset(), but for 32-bit comparisons, we can be
5702                  * more precise than what can be derived from the updated
5703                  * numeric bounds.
5704                  */
5705                 struct tnum t = tnum_range(0, bound);
5706
5707                 t.mask |= ~0xffffffffULL; /* upper half is unknown */
5708                 reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off, t);
5709
5710                 /* Compute the 64-bit bound from the 32-bit bound. */
5711                 bound += gen_hi_max(reg->var_off);
5712         }
5713         reg->umax_value = min(reg->umax_value, bound);
5714 }
5715
5716 /* Constrain the possible values of @reg with unsigned lower bound @bound.
5717  * If @is_exclusive, @bound is an exclusive limit, otherwise it is inclusive.
5718  * If @is_jmp32, @bound is a 32-bit value that only constrains the low 32 bits
5719  * of @reg.
5720  */
5721 static void set_lower_bound(struct bpf_reg_state *reg, u64 bound, bool is_jmp32,
5722                             bool is_exclusive)
5723 {
5724         if (is_exclusive) {
5725                 /* There are no values for `reg` that make `reg>MAX` true. */
5726                 if (bound == (is_jmp32 ? U32_MAX : U64_MAX))
5727                         return;
5728                 bound++;
5729         }
5730         if (is_jmp32) {
5731                 /* Constrain the register's value in the tnum representation.
5732                  * For 64-bit comparisons this happens later in
5733                  * __reg_bound_offset(), but for 32-bit comparisons, we can be
5734                  * more precise than what can be derived from the updated
5735                  * numeric bounds.
5736                  */
5737                 struct tnum t = tnum_range(bound, U32_MAX);
5738
5739                 t.mask |= ~0xffffffffULL; /* upper half is unknown */
5740                 reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off, t);
5741
5742                 /* Compute the 64-bit bound from the 32-bit bound. */
5743                 bound += gen_hi_min(reg->var_off);
5744         }
5745         reg->umin_value = max(reg->umin_value, bound);
5746 }
5747
5748 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
5749  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
5750  * simply doing a BPF_K check.
5751  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
5752  */
5753 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
5754                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5755                             u8 opcode, bool is_jmp32)
5756 {
5757         s64 sval;
5758
5759         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
5760          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
5761          * the same object, but we don't bother with that.
5762          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
5763          * only need to check one of them for pointerness.
5764          */
5765         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
5766                 return;
5767
5768         val = is_jmp32 ? (u32)val : val;
5769         sval = is_jmp32 ? (s64)(s32)val : (s64)val;
5770
5771         switch (opcode) {
5772         case BPF_JEQ:
5773         case BPF_JNE:
5774         {
5775                 struct bpf_reg_state *reg =
5776                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
5777
5778                 /* For BPF_JEQ, if this is false we know nothing Jon Snow, but
5779                  * if it is true we know the value for sure. Likewise for
5780                  * BPF_JNE.
5781                  */
5782                 if (is_jmp32) {
5783                         u64 old_v = reg->var_off.value;
5784                         u64 hi_mask = ~0xffffffffULL;
5785
5786                         reg->var_off.value = (old_v & hi_mask) | val;
5787                         reg->var_off.mask &= hi_mask;
5788                 } else {
5789                         __mark_reg_known(reg, val);
5790                 }
5791                 break;
5792         }
5793         case BPF_JSET:
5794                 false_reg->var_off = tnum_and(false_reg->var_off,
5795                                               tnum_const(~val));
5796                 if (is_power_of_2(val))
5797                         true_reg->var_off = tnum_or(true_reg->var_off,
5798                                                     tnum_const(val));
5799                 break;
5800         case BPF_JGE:
5801         case BPF_JGT:
5802         {
5803                 set_upper_bound(false_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JGE);
5804                 set_lower_bound(true_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JGT);
5805                 break;
5806         }
5807         case BPF_JSGE:
5808         case BPF_JSGT:
5809         {
5810                 s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
5811                 s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
5812
5813                 /* If the full s64 was not sign-extended from s32 then don't
5814                  * deduct further info.
5815                  */
5816                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5817                         break;
5818                 false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
5819                 true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
5820                 break;
5821         }
5822         case BPF_JLE:
5823         case BPF_JLT:
5824         {
5825                 set_lower_bound(false_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JLE);
5826                 set_upper_bound(true_reg, val, is_jmp32, opcode == BPF_JLT);
5827                 break;
5828         }
5829         case BPF_JSLE:
5830         case BPF_JSLT:
5831         {
5832                 s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
5833                 s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
5834
5835                 if (is_jmp32 && !cmp_val_with_extended_s64(sval, false_reg))
5836                         break;
5837                 false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
5838                 true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
5839                 break;
5840         }
5841         default:
5842                 return;
5843         }
5844
5845         __reg_deduce_bounds(false_reg);
5846         __reg_deduce_bounds(true_reg);
5847         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5848         __reg_bound_offset(false_reg);
5849         __reg_bound_offset(true_reg);
5850         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5851          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5852          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5853          */
5854         __update_reg_bounds(false_reg);
5855         __update_reg_bounds(true_reg);
5856 }
5857
5858 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
5859  * the variable reg.
5860  */
5861 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
5862                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
5863                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
5864 {
5865         /* How can we transform "a <op> b" into "b <op> a"? */
5866         static const u8 opcode_flip[16] = {
5867                 /* these stay the same */
5868                 [BPF_JEQ  >> 4] = BPF_JEQ,
5869                 [BPF_JNE  >> 4] = BPF_JNE,
5870                 [BPF_JSET >> 4] = BPF_JSET,
5871                 /* these swap "lesser" and "greater" (L and G in the opcodes) */
5872                 [BPF_JGE  >> 4] = BPF_JLE,
5873                 [BPF_JGT  >> 4] = BPF_JLT,
5874                 [BPF_JLE  >> 4] = BPF_JGE,
5875                 [BPF_JLT  >> 4] = BPF_JGT,
5876                 [BPF_JSGE >> 4] = BPF_JSLE,
5877                 [BPF_JSGT >> 4] = BPF_JSLT,
5878                 [BPF_JSLE >> 4] = BPF_JSGE,
5879                 [BPF_JSLT >> 4] = BPF_JSGT
5880         };
5881         opcode = opcode_flip[opcode >> 4];
5882         /* This uses zero as "not present in table"; luckily the zero opcode,
5883          * BPF_JA, can't get here.
5884          */
5885         if (opcode)
5886                 reg_set_min_max(true_reg, false_reg, val, opcode, is_jmp32);
5887 }
5888
5889 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
5890 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
5891                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
5892 {
5893         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
5894                                                         dst_reg->umin_value);
5895         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
5896                                                         dst_reg->umax_value);
5897         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
5898                                                         dst_reg->smin_value);
5899         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
5900                                                         dst_reg->smax_value);
5901         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
5902                                                              dst_reg->var_off);
5903         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
5904         __update_reg_bounds(src_reg);
5905         __update_reg_bounds(dst_reg);
5906         /* We might have learned something about the sign bit. */
5907         __reg_deduce_bounds(src_reg);
5908         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5909         /* We might have learned some bits from the bounds. */
5910         __reg_bound_offset(src_reg);
5911         __reg_bound_offset(dst_reg);
5912         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
5913          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
5914          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
5915          */
5916         __update_reg_bounds(src_reg);
5917         __update_reg_bounds(dst_reg);
5918 }
5919
5920 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
5921                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
5922                                 struct bpf_reg_state *false_src,
5923                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
5924                                 u8 opcode)
5925 {
5926         switch (opcode) {
5927         case BPF_JEQ:
5928                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
5929                 break;
5930         case BPF_JNE:
5931                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
5932                 break;
5933         }
5934 }
5935
5936 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
5937                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
5938                                  bool is_null)
5939 {
5940         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
5941                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
5942                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
5943                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
5944                  */
5945                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
5946                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
5947                                  reg->off)) {
5948                         __mark_reg_known_zero(reg);
5949                         reg->off = 0;
5950                 }
5951                 if (is_null) {
5952                         reg->type = SCALAR_VALUE;
5953                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
5954                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
5955                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
5956                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
5957                         } else if (reg->map_ptr->map_type ==
5958                                    BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
5959                                 reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
5960                         } else {
5961                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5962                         }
5963                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
5964                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
5965                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
5966                         reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
5967                 } else if (reg->type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
5968                         reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
5969                 }
5970                 if (is_null) {
5971                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
5972                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
5973                          * so that state pruning has chances to take effect.
5974                          */
5975                         reg->id = 0;
5976                         reg->ref_obj_id = 0;
5977                 } else if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
5978                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
5979                          * in release_reg_references().
5980                          *
5981                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
5982                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
5983                          */
5984                         reg->id = 0;
5985                 }
5986         }
5987 }
5988
5989 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
5990                                     bool is_null)
5991 {
5992         struct bpf_reg_state *reg;
5993         int i;
5994
5995         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5996                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
5997
5998         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5999                 if (!reg)
6000                         continue;
6001                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
6002         }
6003 }
6004
6005 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
6006  * be folded together at some point.
6007  */
6008 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
6009                                   bool is_null)
6010 {
6011         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
6012         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
6013         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
6014         u32 id = regs[regno].id;
6015         int i;
6016
6017         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
6018                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
6019                  * No one could have freed the reference state before
6020                  * doing the NULL check.
6021                  */
6022                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
6023
6024         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
6025                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
6026 }
6027
6028 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
6029                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
6030                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
6031                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
6032                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
6033 {
6034         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
6035                 return false;
6036
6037         /* Pointers are always 64-bit. */
6038         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
6039                 return false;
6040
6041         switch (BPF_OP(insn->code)) {
6042         case BPF_JGT:
6043                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6044                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6045                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6046                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6047                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
6048                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
6049                                                dst_reg->type, false);
6050                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6051                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6052                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6053                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6054                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
6055                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
6056                                                src_reg->type, true);
6057                 } else {
6058                         return false;
6059                 }
6060                 break;
6061         case BPF_JLT:
6062                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6063                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6064                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6065                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6066                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
6067                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
6068                                                dst_reg->type, true);
6069                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6070                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6071                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6072                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6073                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
6074                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
6075                                                src_reg->type, false);
6076                 } else {
6077                         return false;
6078                 }
6079                 break;
6080         case BPF_JGE:
6081                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6082                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6083                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6084                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6085                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
6086                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
6087                                                dst_reg->type, true);
6088                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6089                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6090                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6091                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6092                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
6093                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
6094                                                src_reg->type, false);
6095                 } else {
6096                         return false;
6097                 }
6098                 break;
6099         case BPF_JLE:
6100                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6101                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6102                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6103                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6104                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
6105                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
6106                                                dst_reg->type, false);
6107                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6108                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6109                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6110                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6111                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
6112                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
6113                                                src_reg->type, true);
6114                 } else {
6115                         return false;
6116                 }
6117                 break;
6118         default:
6119                 return false;
6120         }
6121
6122         return true;
6123 }
6124
6125 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
6126                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
6127 {
6128         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
6129         struct bpf_verifier_state *other_branch;
6130         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
6131         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
6132         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6133         bool is_jmp32;
6134         int pred = -1;
6135         int err;
6136
6137         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
6138         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
6139                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
6140                 return -EINVAL;
6141         }
6142
6143         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6144                 if (insn->imm != 0) {
6145                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
6146                         return -EINVAL;
6147                 }
6148
6149                 /* check src1 operand */
6150                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6151                 if (err)
6152                         return err;
6153
6154                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
6155                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
6156                                 insn->src_reg);
6157                         return -EACCES;
6158                 }
6159                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
6160         } else {
6161                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
6162                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
6163                         return -EINVAL;
6164                 }
6165         }
6166
6167         /* check src2 operand */
6168         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6169         if (err)
6170                 return err;
6171
6172         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
6173         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
6174
6175         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K)
6176                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm,
6177                                        opcode, is_jmp32);
6178         else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
6179                  tnum_is_const(src_reg->var_off))
6180                 pred = is_branch_taken(dst_reg, src_reg->var_off.value,
6181                                        opcode, is_jmp32);
6182         if (pred >= 0) {
6183                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
6184                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err)
6185                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
6186                 if (err)
6187                         return err;
6188         }
6189         if (pred == 1) {
6190                 /* only follow the goto, ignore fall-through */
6191                 *insn_idx += insn->off;
6192                 return 0;
6193         } else if (pred == 0) {
6194                 /* only follow fall-through branch, since
6195                  * that's where the program will go
6196                  */
6197                 return 0;
6198         }
6199
6200         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
6201                                   false);
6202         if (!other_branch)
6203                 return -EFAULT;
6204         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
6205
6206         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
6207          * our min/max values for our dst register.
6208          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
6209          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
6210          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
6211          * comparable.
6212          */
6213         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6214                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
6215                 struct bpf_reg_state lo_reg0 = *dst_reg;
6216                 struct bpf_reg_state lo_reg1 = *src_reg;
6217                 struct bpf_reg_state *src_lo, *dst_lo;
6218
6219                 dst_lo = &lo_reg0;
6220                 src_lo = &lo_reg1;
6221                 coerce_reg_to_size(dst_lo, 4);
6222                 coerce_reg_to_size(src_lo, 4);
6223
6224                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
6225                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
6226                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
6227                             (is_jmp32 && tnum_is_const(src_lo->var_off)))
6228                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
6229                                                 dst_reg,
6230                                                 is_jmp32
6231                                                 ? src_lo->var_off.value
6232                                                 : src_reg->var_off.value,
6233                                                 opcode, is_jmp32);
6234                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
6235                                  (is_jmp32 && tnum_is_const(dst_lo->var_off)))
6236                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
6237                                                     src_reg,
6238                                                     is_jmp32
6239                                                     ? dst_lo->var_off.value
6240                                                     : dst_reg->var_off.value,
6241                                                     opcode, is_jmp32);
6242                         else if (!is_jmp32 &&
6243                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
6244                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
6245                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
6246                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
6247                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
6248                 }
6249         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
6250                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
6251                                         dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
6252         }
6253
6254         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
6255          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
6256          *       which will never be JMP32.
6257          */
6258         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
6259             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
6260             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
6261                 /* Mark all identical registers in each branch as either
6262                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
6263                  */
6264                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
6265                                       opcode == BPF_JNE);
6266                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
6267                                       opcode == BPF_JEQ);
6268         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
6269                                            this_branch, other_branch) &&
6270                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
6271                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
6272                         insn->dst_reg);
6273                 return -EACCES;
6274         }
6275         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
6276                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
6277         return 0;
6278 }
6279
6280 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
6281 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6282 {
6283         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
6284         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6285         struct bpf_map *map;
6286         int err;
6287
6288         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
6289                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
6290                 return -EINVAL;
6291         }
6292         if (insn->off != 0) {
6293                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
6294                 return -EINVAL;
6295         }
6296
6297         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
6298         if (err)
6299                 return err;
6300
6301         if (insn->src_reg == 0) {
6302                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
6303
6304                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
6305                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
6306                 return 0;
6307         }
6308
6309         map = env->used_maps[aux->map_index];
6310         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
6311         regs[insn->dst_reg].map_ptr = map;
6312
6313         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
6314                 regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
6315                 regs[insn->dst_reg].off = aux->map_off;
6316                 if (map_value_has_spin_lock(map))
6317                         regs[insn->dst_reg].id = ++env->id_gen;
6318         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
6319                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
6320         } else {
6321                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6322                 return -EINVAL;
6323         }
6324
6325         return 0;
6326 }
6327
6328 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
6329 {
6330         switch (type) {
6331         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
6332         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
6333         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
6334                 return true;
6335         default:
6336                 return false;
6337         }
6338 }
6339
6340 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
6341  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
6342  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
6343  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
6344  *
6345  * Implicit input:
6346  *   ctx == skb == R6 == CTX
6347  *
6348  * Explicit input:
6349  *   SRC == any register
6350  *   IMM == 32-bit immediate
6351  *
6352  * Output:
6353  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
6354  */
6355 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6356 {
6357         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6358         static const int ctx_reg = BPF_REG_6;
6359         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
6360         int i, err;
6361
6362         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
6363                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
6364                 return -EINVAL;
6365         }
6366
6367         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
6368                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6369                 return -EINVAL;
6370         }
6371
6372         if (env->subprog_cnt > 1) {
6373                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
6374                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
6375                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
6376                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
6377                  * all functions in order to make proper register save/restore
6378                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
6379                  */
6380                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
6381                 return -EINVAL;
6382         }
6383
6384         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
6385             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
6386             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
6387                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
6388                 return -EINVAL;
6389         }
6390
6391         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
6392         err = check_reg_arg(env, ctx_reg, SRC_OP);
6393         if (err)
6394                 return err;
6395
6396         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
6397          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
6398          * reference leak.
6399          */
6400         err = check_reference_leak(env);
6401         if (err) {
6402                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
6403                 return err;
6404         }
6405
6406         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
6407                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
6408                 return -EINVAL;
6409         }
6410
6411         if (regs[ctx_reg].type != PTR_TO_CTX) {
6412                 verbose(env,
6413                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
6414                 return -EINVAL;
6415         }
6416
6417         if (mode == BPF_IND) {
6418                 /* check explicit source operand */
6419                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6420                 if (err)
6421                         return err;
6422         }
6423
6424         err = check_ctx_reg(env, &regs[ctx_reg], ctx_reg);
6425         if (err < 0)
6426                 return err;
6427
6428         /* reset caller saved regs to unreadable */
6429         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6430                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6431                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6432         }
6433
6434         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
6435          * the value fetched from the packet.
6436          * Already marked as written above.
6437          */
6438         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6439         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
6440         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
6441         return 0;
6442 }
6443
6444 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
6445 {
6446         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
6447         const struct bpf_prog *prog = env->prog;
6448         struct bpf_reg_state *reg;
6449         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
6450         int err;
6451
6452         /* LSM and struct_ops func-ptr's return type could be "void" */
6453         if ((env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS ||
6454              env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_LSM) &&
6455             !prog->aux->attach_func_proto->type)
6456                 return 0;
6457
6458         /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
6459          * to return the value from eBPF program.
6460          * Make sure that it's readable at this time
6461          * of bpf_exit, which means that program wrote
6462          * something into it earlier
6463          */
6464         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
6465         if (err)
6466                 return err;
6467
6468         if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
6469                 verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
6470                 return -EACCES;
6471         }
6472
6473         switch (env->prog->type) {
6474         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
6475                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
6476                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG)
6477                         range = tnum_range(1, 1);
6478                 break;
6479         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
6480                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
6481                         range = tnum_range(0, 3);
6482                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
6483                 }
6484                 break;
6485         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
6486         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
6487         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
6488         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
6489         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
6490                 break;
6491         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
6492                 if (!env->prog->aux->attach_btf_id)
6493                         return 0;
6494                 range = tnum_const(0);
6495                 break;
6496         default:
6497                 return 0;
6498         }
6499
6500         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
6501         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
6502                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
6503                         reg_type_str[reg->type]);
6504                 return -EINVAL;
6505         }
6506
6507         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
6508                 char tn_buf[48];
6509
6510                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
6511                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
6512                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6513                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
6514                 } else {
6515                         verbose(env, "has unknown scalar value");
6516                 }
6517                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), range);
6518                 verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
6519                 return -EINVAL;
6520         }
6521
6522         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
6523             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
6524                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
6525         return 0;
6526 }
6527
6528 /* non-recursive DFS pseudo code
6529  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
6530  * 2      label v as discovered
6531  * 3      let S be a stack
6532  * 4      S.push(v)
6533  * 5      while S is not empty
6534  * 6            t <- S.pop()
6535  * 7            if t is what we're looking for:
6536  * 8                return t
6537  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
6538  * 10               if edge e is already labelled
6539  * 11                   continue with the next edge
6540  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
6541  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
6542  * 14                   label e as tree-edge
6543  * 15                   label w as discovered
6544  * 16                   S.push(w)
6545  * 17                   continue at 5
6546  * 18               else if vertex w is discovered
6547  * 19                   label e as back-edge
6548  * 20               else
6549  * 21                   // vertex w is explored
6550  * 22                   label e as forward- or cross-edge
6551  * 23           label t as explored
6552  * 24           S.pop()
6553  *
6554  * convention:
6555  * 0x10 - discovered
6556  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
6557  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
6558  * 0x20 - explored
6559  */
6560
6561 enum {
6562         DISCOVERED = 0x10,
6563         EXPLORED = 0x20,
6564         FALLTHROUGH = 1,
6565         BRANCH = 2,
6566 };
6567
6568 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
6569 {
6570         return env->prog->len;
6571 }
6572
6573 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
6574                                         struct bpf_verifier_env *env,
6575                                         int idx)
6576 {
6577         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
6578         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
6579
6580         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
6581 }
6582
6583 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
6584 {
6585         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
6586 }
6587
6588 /* t, w, e - match pseudo-code above:
6589  * t - index of current instruction
6590  * w - next instruction
6591  * e - edge
6592  */
6593 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
6594                      bool loop_ok)
6595 {
6596         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
6597         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
6598
6599         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
6600                 return 0;
6601
6602         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
6603                 return 0;
6604
6605         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
6606                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6607                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
6608                 return -EINVAL;
6609         }
6610
6611         if (e == BRANCH)
6612                 /* mark branch target for state pruning */
6613                 init_explored_state(env, w);
6614
6615         if (insn_state[w] == 0) {
6616                 /* tree-edge */
6617                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6618                 insn_state[w] = DISCOVERED;
6619                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
6620                         return -E2BIG;
6621                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
6622                 return 1;
6623         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
6624                 if (loop_ok && env->allow_ptr_leaks)
6625                         return 0;
6626                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
6627                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
6628                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
6629                 return -EINVAL;
6630         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
6631                 /* forward- or cross-edge */
6632                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
6633         } else {
6634                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
6635                 return -EFAULT;
6636         }
6637         return 0;
6638 }
6639
6640 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
6641  * loop == back-edge in directed graph
6642  */
6643 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
6644 {
6645         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
6646         int insn_cnt = env->prog->len;
6647         int *insn_stack, *insn_state;
6648         int ret = 0;
6649         int i, t;
6650
6651         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6652         if (!insn_state)
6653                 return -ENOMEM;
6654
6655         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
6656         if (!insn_stack) {
6657                 kvfree(insn_state);
6658                 return -ENOMEM;
6659         }
6660
6661         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
6662         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
6663         env->cfg.cur_stack = 1;
6664
6665 peek_stack:
6666         if (env->cfg.cur_stack == 0)
6667                 goto check_state;
6668         t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
6669
6670         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP ||
6671             BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP32) {
6672                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
6673
6674                 if (opcode == BPF_EXIT) {
6675                         goto mark_explored;
6676                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
6677                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6678                         if (ret == 1)
6679                                 goto peek_stack;
6680                         else if (ret < 0)
6681                                 goto err_free;
6682                         if (t + 1 < insn_cnt)
6683                                 init_explored_state(env, t + 1);
6684                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
6685                                 init_explored_state(env, t);
6686                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
6687                                                 env, false);
6688                                 if (ret == 1)
6689                                         goto peek_stack;
6690                                 else if (ret < 0)
6691                                         goto err_free;
6692                         }
6693                 } else if (opcode == BPF_JA) {
6694                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
6695                                 ret = -EINVAL;
6696                                 goto err_free;
6697                         }
6698                         /* unconditional jump with single edge */
6699                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
6700                                         FALLTHROUGH, env, true);
6701                         if (ret == 1)
6702                                 goto peek_stack;
6703                         else if (ret < 0)
6704                                 goto err_free;
6705                         /* unconditional jmp is not a good pruning point,
6706                          * but it's marked, since backtracking needs
6707                          * to record jmp history in is_state_visited().
6708                          */
6709                         init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
6710                         /* tell verifier to check for equivalent states
6711                          * after every call and jump
6712                          */
6713                         if (t + 1 < insn_cnt)
6714                                 init_explored_state(env, t + 1);
6715                 } else {
6716                         /* conditional jump with two edges */
6717                         init_explored_state(env, t);
6718                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
6719                         if (ret == 1)
6720                                 goto peek_stack;
6721                         else if (ret < 0)
6722                                 goto err_free;
6723
6724                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
6725                         if (ret == 1)
6726                                 goto peek_stack;
6727                         else if (ret < 0)
6728                                 goto err_free;
6729                 }
6730         } else {
6731                 /* all other non-branch instructions with single
6732                  * fall-through edge
6733                  */
6734                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
6735                 if (ret == 1)
6736                         goto peek_stack;
6737                 else if (ret < 0)
6738                         goto err_free;
6739         }
6740
6741 mark_explored:
6742         insn_state[t] = EXPLORED;
6743         if (env->cfg.cur_stack-- <= 0) {
6744                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
6745                 ret = -EFAULT;
6746                 goto err_free;
6747         }
6748         goto peek_stack;
6749
6750 check_state:
6751         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
6752                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
6753                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
6754                         ret = -EINVAL;
6755                         goto err_free;
6756                 }
6757         }
6758         ret = 0; /* cfg looks good */
6759
6760 err_free:
6761         kvfree(insn_state);
6762         kvfree(insn_stack);
6763         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
6764         return ret;
6765 }
6766
6767 /* The minimum supported BTF func info size */
6768 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
6769 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
6770
6771 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
6772                           const union bpf_attr *attr,
6773                           union bpf_attr __user *uattr)
6774 {
6775         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
6776         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
6777         struct bpf_func_info *krecord;
6778         struct bpf_func_info_aux *info_aux = NULL;
6779         const struct btf_type *type;
6780         struct bpf_prog *prog;
6781         const struct btf *btf;
6782         void __user *urecord;
6783         u32 prev_offset = 0;
6784         int ret = 0;
6785
6786         nfuncs = attr->func_info_cnt;
6787         if (!nfuncs)
6788                 return 0;
6789
6790         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
6791                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
6792                 return -EINVAL;
6793         }
6794
6795         urec_size = attr->func_info_rec_size;
6796         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
6797             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
6798             urec_size % sizeof(u32)) {
6799                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
6800                 return -EINVAL;
6801         }
6802
6803         prog = env->prog;
6804         btf = prog->aux->btf;
6805
6806         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
6807         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
6808
6809         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6810         if (!krecord)
6811                 return -ENOMEM;
6812         info_aux = kcalloc(nfuncs, sizeof(*info_aux), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6813         if (!info_aux)
6814                 goto err_free;
6815
6816         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
6817                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
6818                 if (ret) {
6819                         if (ret == -E2BIG) {
6820                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
6821                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
6822                                  * out the rest of the record.
6823                                  */
6824                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
6825                                         ret = -EFAULT;
6826                         }
6827                         goto err_free;
6828                 }
6829
6830                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
6831                         ret = -EFAULT;
6832                         goto err_free;
6833                 }
6834
6835                 /* check insn_off */
6836                 if (i == 0) {
6837                         if (krecord[i].insn_off) {
6838                                 verbose(env,
6839                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
6840                                         krecord[i].insn_off);
6841                                 ret = -EINVAL;
6842                                 goto err_free;
6843                         }
6844                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
6845                         verbose(env,
6846                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
6847                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
6848                         ret = -EINVAL;
6849                         goto err_free;
6850                 }
6851
6852                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
6853                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
6854                         ret = -EINVAL;
6855                         goto err_free;
6856                 }
6857
6858                 /* check type_id */
6859                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
6860                 if (!type || !btf_type_is_func(type)) {
6861                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
6862                                 krecord[i].type_id);
6863                         ret = -EINVAL;
6864                         goto err_free;
6865                 }
6866                 info_aux[i].linkage = BTF_INFO_VLEN(type->info);
6867                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
6868                 urecord += urec_size;
6869         }
6870
6871         prog->aux->func_info = krecord;
6872         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
6873         prog->aux->func_info_aux = info_aux;
6874         return 0;
6875
6876 err_free:
6877         kvfree(krecord);
6878         kfree(info_aux);
6879         return ret;
6880 }
6881
6882 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
6883 {
6884         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
6885         int i;
6886
6887         if (!aux->func_info)
6888                 return;
6889
6890         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
6891                 aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
6892 }
6893
6894 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
6895                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
6896 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
6897
6898 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
6899                           const union bpf_attr *attr,
6900                           union bpf_attr __user *uattr)
6901 {
6902         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
6903         struct bpf_subprog_info *sub;
6904         struct bpf_line_info *linfo;
6905         struct bpf_prog *prog;
6906         const struct btf *btf;
6907         void __user *ulinfo;
6908         int err;
6909
6910         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
6911         if (!nr_linfo)
6912                 return 0;
6913
6914         rec_size = attr->line_info_rec_size;
6915         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
6916             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
6917             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
6918                 return -EINVAL;
6919
6920         /* Need to zero it in case the userspace may
6921          * pass in a smaller bpf_line_info object.
6922          */
6923         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
6924                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
6925         if (!linfo)
6926                 return -ENOMEM;
6927
6928         prog = env->prog;
6929         btf = prog->aux->btf;
6930
6931         s = 0;
6932         sub = env->subprog_info;
6933         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
6934         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
6935         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
6936         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
6937                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
6938                 if (err) {
6939                         if (err == -E2BIG) {
6940                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
6941                                 if (put_user(expected_size,
6942                                              &uattr->line_info_rec_size))
6943                                         err = -EFAULT;
6944                         }
6945                         goto err_free;
6946                 }
6947
6948                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
6949                         err = -EFAULT;
6950                         goto err_free;
6951                 }
6952
6953                 /*
6954                  * Check insn_off to ensure
6955                  * 1) strictly increasing AND
6956                  * 2) bounded by prog->len
6957                  *
6958                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
6959                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
6960                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
6961                  * first sub also and the first sub must have
6962                  * subprog_info[0].start == 0.
6963                  */
6964                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
6965                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
6966                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
6967                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
6968                                 prog->len);
6969                         err = -EINVAL;
6970                         goto err_free;
6971                 }
6972
6973                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
6974                         verbose(env,
6975                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
6976                                 i);
6977                         err = -EINVAL;
6978                         goto err_free;
6979                 }
6980
6981                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
6982                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
6983                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
6984                         err = -EINVAL;
6985                         goto err_free;
6986                 }
6987
6988                 if (s != env->subprog_cnt) {
6989                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
6990                                 sub[s].linfo_idx = i;
6991                                 s++;
6992                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
6993                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
6994                                 err = -EINVAL;
6995                                 goto err_free;
6996                         }
6997                 }
6998
6999                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
7000                 ulinfo += rec_size;
7001         }
7002
7003         if (s != env->subprog_cnt) {
7004                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
7005                         env->subprog_cnt - s, s);
7006                 err = -EINVAL;
7007                 goto err_free;
7008         }
7009
7010         prog->aux->linfo = linfo;
7011         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
7012
7013         return 0;
7014
7015 err_free:
7016         kvfree(linfo);
7017         return err;
7018 }
7019
7020 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
7021                           const union bpf_attr *attr,
7022                           union bpf_attr __user *uattr)
7023 {
7024         struct btf *btf;
7025         int err;
7026
7027         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
7028                 return 0;
7029
7030         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
7031         if (IS_ERR(btf))
7032                 return PTR_ERR(btf);
7033         env->prog->aux->btf = btf;
7034
7035         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
7036         if (err)
7037                 return err;
7038
7039         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
7040         if (err)
7041                 return err;
7042
7043         return 0;
7044 }
7045
7046 /* check %cur's range satisfies %old's */
7047 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
7048                          struct bpf_reg_state *cur)
7049 {
7050         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
7051                old->umax_value >= cur->umax_value &&
7052                old->smin_value <= cur->smin_value &&
7053                old->smax_value >= cur->smax_value;
7054 }
7055
7056 /* Maximum number of register states that can exist at once */
7057 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
7058 struct idpair {
7059         u32 old;
7060         u32 cur;
7061 };
7062
7063 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
7064  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
7065  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
7066  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
7067  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
7068  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
7069  * that.
7070  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
7071  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
7072  */
7073 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
7074 {
7075         unsigned int i;
7076
7077         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
7078                 if (!idmap[i].old) {
7079                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
7080                         idmap[i].old = old_id;
7081                         idmap[i].cur = cur_id;
7082                         return true;
7083                 }
7084                 if (idmap[i].old == old_id)
7085                         return idmap[i].cur == cur_id;
7086         }
7087         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
7088         WARN_ON_ONCE(1);
7089         return false;
7090 }
7091
7092 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
7093                              struct bpf_func_state *st)
7094 {
7095         enum bpf_reg_liveness live;
7096         int i, j;
7097
7098         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
7099                 live = st->regs[i].live;
7100                 /* liveness must not touch this register anymore */
7101                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
7102                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
7103                         /* since the register is unused, clear its state
7104                          * to make further comparison simpler
7105                          */
7106                         __mark_reg_not_init(env, &st->regs[i]);
7107         }
7108
7109         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7110                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
7111                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
7112                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
7113                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
7114                         __mark_reg_not_init(env, &st->stack[i].spilled_ptr);
7115                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
7116                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
7117                 }
7118         }
7119 }
7120
7121 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
7122                                  struct bpf_verifier_state *st)
7123 {
7124         int i;
7125
7126         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
7127                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
7128                 return;
7129
7130         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
7131                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
7132 }
7133
7134 /* the parentage chains form a tree.
7135  * the verifier states are added to state lists at given insn and
7136  * pushed into state stack for future exploration.
7137  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
7138  * stored in the state lists have their final liveness state already,
7139  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
7140  * the verifier explores other branches.
7141  * Example:
7142  * 1: r0 = 1
7143  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
7144  * 3: r0 = 2
7145  * 4: exit
7146  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
7147  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
7148  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
7149  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
7150  *
7151  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
7152  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
7153  * time means that all states below this branch were already explored and
7154  * their final liveness markes are already propagated.
7155  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
7156  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
7157  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
7158  * will not be used.
7159  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
7160  * to simplify state merging.
7161  *
7162  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
7163  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
7164  * the callsites
7165  */
7166 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
7167                               struct bpf_verifier_state *cur)
7168 {
7169         struct bpf_verifier_state_list *sl;
7170         int i;
7171
7172         sl = *explored_state(env, insn);
7173         while (sl) {
7174                 if (sl->state.branches)
7175                         goto next;
7176                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
7177                     sl->state.curframe != cur->curframe)
7178                         goto next;
7179                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
7180                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7181                                 goto next;
7182                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
7183 next:
7184                 sl = sl->next;
7185         }
7186 }
7187
7188 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
7189 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
7190                     struct idpair *idmap)
7191 {
7192         bool equal;
7193
7194         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
7195                 /* explored state didn't use this */
7196                 return true;
7197
7198         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
7199
7200         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
7201                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
7202                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
7203                  */
7204                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
7205
7206         if (equal)
7207                 return true;
7208
7209         if (rold->type == NOT_INIT)
7210                 /* explored state can't have used this */
7211                 return true;
7212         if (rcur->type == NOT_INIT)
7213                 return false;
7214         switch (rold->type) {
7215         case SCALAR_VALUE:
7216                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
7217                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
7218                                 return true;
7219                         /* new val must satisfy old val knowledge */
7220                         return range_within(rold, rcur) &&
7221                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7222                 } else {
7223                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
7224                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
7225                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
7226                          * while pointers are not. We could make this safe in
7227                          * special cases if root is calling us, but it's
7228                          * probably not worth the hassle.
7229                          */
7230                         return false;
7231                 }
7232         case PTR_TO_MAP_VALUE:
7233                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
7234                  * everything else matches, we are OK.
7235                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
7236                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
7237                  * the rest of the prog is valid for one map element then
7238                  * it's valid for all map elements regardless of the key
7239                  * used in bpf_map_lookup()
7240                  */
7241                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
7242                        range_within(rold, rcur) &&
7243                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7244         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
7245                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
7246                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
7247                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
7248                  * checked, doing so could have affected others with the same
7249                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
7250                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
7251                  */
7252                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
7253                         return false;
7254                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
7255                         return false;
7256                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
7257                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
7258         case PTR_TO_PACKET_META:
7259         case PTR_TO_PACKET:
7260                 if (rcur->type != rold->type)
7261                         return false;
7262                 /* We must have at least as much range as the old ptr
7263                  * did, so that any accesses which were safe before are
7264                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
7265                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
7266                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
7267                  */
7268                 if (rold->range > rcur->range)
7269                         return false;
7270                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
7271                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
7272                  */
7273                 if (rold->off != rcur->off)
7274                         return false;
7275                 /* id relations must be preserved */
7276                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
7277                         return false;
7278                 /* new val must satisfy old val knowledge */
7279                 return range_within(rold, rcur) &&
7280                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7281         case PTR_TO_CTX:
7282         case CONST_PTR_TO_MAP:
7283         case PTR_TO_PACKET_END:
7284         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
7285         case PTR_TO_SOCKET:
7286         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7287         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7288         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7289         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7290         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7291         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7292                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
7293                  * would have accepted
7294                  */
7295         default:
7296                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
7297                 return false;
7298         }
7299
7300         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
7301         WARN_ON_ONCE(1);
7302         return false;
7303 }
7304
7305 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
7306                       struct bpf_func_state *cur,
7307                       struct idpair *idmap)
7308 {
7309         int i, spi;
7310
7311         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
7312          * slots in the current stack, since explored(safe) state
7313          * didn't use them
7314          */
7315         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
7316                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
7317
7318                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
7319                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
7320                         /* explored state didn't use this */
7321                         continue;
7322                 }
7323
7324                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
7325                         continue;
7326
7327                 /* explored stack has more populated slots than current stack
7328                  * and these slots were used
7329                  */
7330                 if (i >= cur->allocated_stack)
7331                         return false;
7332
7333                 /* if old state was safe with misc data in the stack
7334                  * it will be safe with zero-initialized stack.
7335                  * The opposite is not true
7336                  */
7337                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
7338                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
7339                         continue;
7340                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
7341                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
7342                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
7343                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
7344                          * this verifier states are not equivalent,
7345                          * return false to continue verification of this path
7346                          */
7347                         return false;
7348                 if (i % BPF_REG_SIZE)
7349                         continue;
7350                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
7351                         continue;
7352                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
7353                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
7354                              idmap))
7355                         /* when explored and current stack slot are both storing
7356                          * spilled registers, check that stored pointers types
7357                          * are the same as well.
7358                          * Ex: explored safe path could have stored
7359                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
7360                          * but current path has stored:
7361                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
7362                          * such verifier states are not equivalent.
7363                          * return false to continue verification of this path
7364                          */
7365                         return false;
7366         }
7367         return true;
7368 }
7369
7370 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
7371 {
7372         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
7373                 return false;
7374         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
7375                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
7376 }
7377
7378 /* compare two verifier states
7379  *
7380  * all states stored in state_list are known to be valid, since
7381  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
7382  *
7383  * this function is called when verifier exploring different branches of
7384  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
7385  * more strict register state and more strict stack state then this execution
7386  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
7387  * concluded that more strict state leads to valid finish.
7388  *
7389  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
7390  * and explored stack state is more conservative than the current one.
7391  * Example:
7392  *       explored                   current
7393  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
7394  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
7395  *
7396  * In other words if current stack state (one being explored) has more
7397  * valid slots than old one that already passed validation, it means
7398  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
7399  *
7400  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
7401  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
7402  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
7403  */
7404 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
7405                               struct bpf_func_state *cur)
7406 {
7407         struct idpair *idmap;
7408         bool ret = false;
7409         int i;
7410
7411         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
7412         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
7413         if (!idmap)
7414                 return false;
7415
7416         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
7417                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
7418                         goto out_free;
7419         }
7420
7421         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
7422                 goto out_free;
7423
7424         if (!refsafe(old, cur))
7425                 goto out_free;
7426         ret = true;
7427 out_free:
7428         kfree(idmap);
7429         return ret;
7430 }
7431
7432 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
7433                          struct bpf_verifier_state *old,
7434                          struct bpf_verifier_state *cur)
7435 {
7436         int i;
7437
7438         if (old->curframe != cur->curframe)
7439                 return false;
7440
7441         /* Verification state from speculative execution simulation
7442          * must never prune a non-speculative execution one.
7443          */
7444         if (old->speculative && !cur->speculative)
7445                 return false;
7446
7447         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
7448                 return false;
7449
7450         /* for states to be equal callsites have to be the same
7451          * and all frame states need to be equivalent
7452          */
7453         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
7454                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7455                         return false;
7456                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
7457                         return false;
7458         }
7459         return true;
7460 }
7461
7462 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
7463  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
7464  */
7465 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
7466                                   struct bpf_reg_state *reg,
7467                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
7468 {
7469         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
7470         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
7471         int err;
7472
7473         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
7474          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
7475          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
7476          */
7477         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
7478             /* Or if there is no read flag from REG. */
7479             !flag ||
7480             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
7481             parent_flag == flag)
7482                 return 0;
7483
7484         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
7485         if (err)
7486                 return err;
7487
7488         return flag;
7489 }
7490
7491 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
7492  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
7493  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
7494  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
7495  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
7496  * in mark_reg_read() is for.
7497  */
7498 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
7499                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
7500                               struct bpf_verifier_state *vparent)
7501 {
7502         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
7503         struct bpf_func_state *state, *parent;
7504         int i, frame, err = 0;
7505
7506         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
7507                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
7508                      vparent->curframe, vstate->curframe);
7509                 return -EFAULT;
7510         }
7511         /* Propagate read liveness of registers... */
7512         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
7513         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
7514                 parent = vparent->frame[frame];
7515                 state = vstate->frame[frame];
7516                 parent_reg = parent->regs;
7517                 state_reg = state->regs;
7518                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
7519                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
7520                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
7521                                                      &parent_reg[i]);
7522                         if (err < 0)
7523                                 return err;
7524                         if (err == REG_LIVE_READ64)
7525                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
7526                 }
7527
7528                 /* Propagate stack slots. */
7529                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
7530                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7531                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
7532                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7533                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
7534                                                      parent_reg);
7535                         if (err < 0)
7536                                 return err;
7537                 }
7538         }
7539         return 0;
7540 }
7541
7542 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
7543  * propagate them into the current state
7544  */
7545 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
7546                                const struct bpf_verifier_state *old)
7547 {
7548         struct bpf_reg_state *state_reg;
7549         struct bpf_func_state *state;
7550         int i, err = 0;
7551
7552         state = old->frame[old->curframe];
7553         state_reg = state->regs;
7554         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
7555                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7556                     !state_reg->precise)
7557                         continue;
7558                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7559                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
7560                 err = mark_chain_precision(env, i);
7561                 if (err < 0)
7562                         return err;
7563         }
7564
7565         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7566                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
7567                         continue;
7568                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
7569                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
7570                     !state_reg->precise)
7571                         continue;
7572                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7573                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
7574                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
7575                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
7576                 if (err < 0)
7577                         return err;
7578         }
7579         return 0;
7580 }
7581
7582 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
7583                                  struct bpf_verifier_state *cur)
7584 {
7585         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
7586         int i, fr = cur->curframe;
7587
7588         if (old->curframe != fr)
7589                 return false;
7590
7591         fold = old->frame[fr];
7592         fcur = cur->frame[fr];
7593         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
7594                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
7595                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
7596                         return false;
7597         return true;
7598 }
7599
7600
7601 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
7602 {
7603         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
7604         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
7605         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
7606         int i, j, err, states_cnt = 0;
7607         bool add_new_state = env->test_state_freq ? true : false;
7608
7609         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
7610         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
7611                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
7612                  * be doing state search here
7613                  */
7614                 return 0;
7615
7616         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
7617          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
7618          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
7619          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
7620          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
7621          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
7622          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
7623          */
7624         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
7625             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
7626                 add_new_state = true;
7627
7628         pprev = explored_state(env, insn_idx);
7629         sl = *pprev;
7630
7631         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
7632
7633         while (sl) {
7634                 states_cnt++;
7635                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
7636                         goto next;
7637                 if (sl->state.branches) {
7638                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
7639                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7640                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
7641                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
7642                                 return -EINVAL;
7643                         }
7644                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
7645                          * too often, since different loop iterations have distinct
7646                          * states and may not help future pruning.
7647                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
7648                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
7649                          * The most abusive loop will be:
7650                          * r1 += 1
7651                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
7652                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
7653                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
7654                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
7655                          */
7656                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
7657                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
7658                                 add_new_state = false;
7659                         goto miss;
7660                 }
7661                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
7662                         sl->hit_cnt++;
7663                         /* reached equivalent register/stack state,
7664                          * prune the search.
7665                          * Registers read by the continuation are read by us.
7666                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
7667                          * will prevent corresponding reads in the continuation
7668                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
7669                          * own state will get the read marks recorded, but
7670                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
7671                          * this state and will pop a new one.
7672                          */
7673                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
7674
7675                         /* if previous state reached the exit with precision and
7676                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
7677                          * the precision needs to be propagated back in
7678                          * the current state.
7679                          */
7680                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
7681                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
7682                         if (err)
7683                                 return err;
7684                         return 1;
7685                 }
7686 miss:
7687                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
7688                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
7689                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
7690                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
7691                  * and some at the end) to help pruning.
7692                  */
7693                 if (add_new_state)
7694                         sl->miss_cnt++;
7695                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
7696                  * to keep checking from state equivalence point of view.
7697                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
7698                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
7699                  */
7700                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
7701                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
7702                          * speed up verification
7703                          */
7704                         *pprev = sl->next;
7705                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
7706                                 u32 br = sl->state.branches;
7707
7708                                 WARN_ONCE(br,
7709                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
7710                                           br);
7711                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
7712                                 kfree(sl);
7713                                 env->peak_states--;
7714                         } else {
7715                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
7716                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
7717                                  * be freed at the end of verification
7718                                  */
7719                                 sl->next = env->free_list;
7720                                 env->free_list = sl;
7721                         }
7722                         sl = *pprev;
7723                         continue;
7724                 }
7725 next:
7726                 pprev = &sl->next;
7727                 sl = *pprev;
7728         }
7729
7730         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
7731                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
7732
7733         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
7734                 return push_jmp_history(env, cur);
7735
7736         if (!add_new_state)
7737                 return push_jmp_history(env, cur);
7738
7739         /* There were no equivalent states, remember the current one.
7740          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
7741          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
7742          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
7743          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
7744          * again on the way to bpf_exit.
7745          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
7746          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
7747          */
7748         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
7749         if (!new_sl)
7750                 return -ENOMEM;
7751         env->total_states++;
7752         env->peak_states++;
7753         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
7754         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
7755
7756         /* add new state to the head of linked list */
7757         new = &new_sl->state;
7758         err = copy_verifier_state(new, cur);
7759         if (err) {
7760                 free_verifier_state(new, false);
7761                 kfree(new_sl);
7762                 return err;
7763         }
7764         new->insn_idx = insn_idx;
7765         WARN_ONCE(new->branches != 1,
7766                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
7767
7768         cur->parent = new;
7769         cur->first_insn_idx = insn_idx;
7770         clear_jmp_history(cur);
7771         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
7772         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
7773         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
7774          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
7775          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
7776          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
7777          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
7778          * from callee with its full parentage chain, anyway.
7779          */
7780         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
7781          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
7782          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
7783          * their parent and current state never has children yet.  Only
7784          * explored_states can get read marks.)
7785          */
7786         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7787                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7788                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
7789                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
7790                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
7791         }
7792
7793         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
7794         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
7795                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
7796                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
7797
7798                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7799                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
7800                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
7801                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
7802                 }
7803         }
7804         return 0;
7805 }
7806
7807 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
7808 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
7809 {
7810         switch (type) {
7811         case PTR_TO_CTX:
7812         case PTR_TO_SOCKET:
7813         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7814         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7815         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7816         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7817         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7818         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7819         case PTR_TO_BTF_ID:
7820                 return false;
7821         default:
7822                 return true;
7823         }
7824 }
7825
7826 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
7827  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
7828  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
7829  *
7830  * R1 = sock_ptr
7831  * goto X;
7832  * ...
7833  * R1 = some_other_valid_ptr;
7834  * goto X;
7835  * ...
7836  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
7837  */
7838 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
7839 {
7840         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
7841                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
7842 }
7843
7844 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
7845 {
7846         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
7847         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
7848         struct bpf_reg_state *regs;
7849         int insn_cnt = env->prog->len;
7850         bool do_print_state = false;
7851         int prev_insn_idx = -1;
7852
7853         for (;;) {
7854                 struct bpf_insn *insn;
7855                 u8 class;
7856                 int err;
7857
7858                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
7859                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
7860                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
7861                                 env->insn_idx, insn_cnt);
7862                         return -EFAULT;
7863                 }
7864
7865                 insn = &insns[env->insn_idx];
7866                 class = BPF_CLASS(insn->code);
7867
7868                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
7869                         verbose(env,
7870                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
7871                                 env->insn_processed);
7872                         return -E2BIG;
7873                 }
7874
7875                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
7876                 if (err < 0)
7877                         return err;
7878                 if (err == 1) {
7879                         /* found equivalent state, can prune the search */
7880                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7881                                 if (do_print_state)
7882                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
7883                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7884                                                 env->cur_state->speculative ?
7885                                                 " (speculative execution)" : "");
7886                                 else
7887                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
7888                         }
7889                         goto process_bpf_exit;
7890                 }
7891
7892                 if (signal_pending(current))
7893                         return -EAGAIN;
7894
7895                 if (need_resched())
7896                         cond_resched();
7897
7898                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
7899                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
7900                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
7901                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
7902                         else
7903                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
7904                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
7905                                         env->cur_state->speculative ?
7906                                         " (speculative execution)" : "");
7907                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
7908                         do_print_state = false;
7909                 }
7910
7911                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
7912                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
7913                                 .cb_print       = verbose,
7914                                 .private_data   = env,
7915                         };
7916
7917                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
7918                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
7919                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
7920                 }
7921
7922                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
7923                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
7924                                                            env->prev_insn_idx);
7925                         if (err)
7926                                 return err;
7927                 }
7928
7929                 regs = cur_regs(env);
7930                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = env->pass_cnt;
7931                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
7932
7933                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
7934                         err = check_alu_op(env, insn);
7935                         if (err)
7936                                 return err;
7937
7938                 } else if (class == BPF_LDX) {
7939                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
7940
7941                         /* check for reserved fields is already done */
7942
7943                         /* check src operand */
7944                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7945                         if (err)
7946                                 return err;
7947
7948                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7949                         if (err)
7950                                 return err;
7951
7952                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
7953
7954                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
7955                          * the state of dst_reg will be updated by this func
7956                          */
7957                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
7958                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
7959                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
7960                         if (err)
7961                                 return err;
7962
7963                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
7964
7965                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
7966                                 /* saw a valid insn
7967                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
7968                                  * save type to validate intersecting paths
7969                                  */
7970                                 *prev_src_type = src_reg_type;
7971
7972                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
7973                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
7974                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
7975                                  * with different pointer types:
7976                                  * src_reg == ctx in one branch and
7977                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
7978                                  * Reject it.
7979                                  */
7980                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
7981                                 return -EINVAL;
7982                         }
7983
7984                 } else if (class == BPF_STX) {
7985                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
7986
7987                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
7988                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
7989                                 if (err)
7990                                         return err;
7991                                 env->insn_idx++;
7992                                 continue;
7993                         }
7994
7995                         /* check src1 operand */
7996                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7997                         if (err)
7998                                 return err;
7999                         /* check src2 operand */
8000                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8001                         if (err)
8002                                 return err;
8003
8004                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
8005
8006                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
8007                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
8008                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
8009                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
8010                         if (err)
8011                                 return err;
8012
8013                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
8014
8015                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
8016                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
8017                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
8018                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
8019                                 return -EINVAL;
8020                         }
8021
8022                 } else if (class == BPF_ST) {
8023                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
8024                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
8025                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
8026                                 return -EINVAL;
8027                         }
8028                         /* check src operand */
8029                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8030                         if (err)
8031                                 return err;
8032
8033                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
8034                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
8035                                         insn->dst_reg,
8036                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
8037                                 return -EACCES;
8038                         }
8039
8040                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
8041                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
8042                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
8043                                                BPF_WRITE, -1, false);
8044                         if (err)
8045                                 return err;
8046
8047                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
8048                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
8049
8050                         env->jmps_processed++;
8051                         if (opcode == BPF_CALL) {
8052                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
8053                                     insn->off != 0 ||
8054                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
8055                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
8056                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
8057                                     class == BPF_JMP32) {
8058                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
8059                                         return -EINVAL;
8060                                 }
8061
8062                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
8063                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
8064                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
8065                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
8066                                         return -EINVAL;
8067                                 }
8068                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
8069                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
8070                                 else
8071                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
8072                                 if (err)
8073                                         return err;
8074
8075                         } else if (opcode == BPF_JA) {
8076                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
8077                                     insn->imm != 0 ||
8078                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
8079                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
8080                                     class == BPF_JMP32) {
8081                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
8082                                         return -EINVAL;
8083                                 }
8084
8085                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
8086                                 continue;
8087
8088                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
8089                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
8090                                     insn->imm != 0 ||
8091                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
8092                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
8093                                     class == BPF_JMP32) {
8094                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
8095                                         return -EINVAL;
8096                                 }
8097
8098                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
8099                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
8100                                         return -EINVAL;
8101                                 }
8102
8103                                 if (state->curframe) {
8104                                         /* exit from nested function */
8105                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
8106                                         if (err)
8107                                                 return err;
8108                                         do_print_state = true;
8109                                         continue;
8110                                 }
8111
8112                                 err = check_reference_leak(env);
8113                                 if (err)
8114                                         return err;
8115
8116                                 err = check_return_code(env);
8117                                 if (err)
8118                                         return err;
8119 process_bpf_exit:
8120                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
8121                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
8122                                                 &env->insn_idx);
8123                                 if (err < 0) {
8124                                         if (err != -ENOENT)
8125                                                 return err;
8126                                         break;
8127                                 } else {
8128                                         do_print_state = true;
8129                                         continue;
8130                                 }
8131                         } else {
8132                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
8133                                 if (err)
8134                                         return err;
8135                         }
8136                 } else if (class == BPF_LD) {
8137                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
8138
8139                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
8140                                 err = check_ld_abs(env, insn);
8141                                 if (err)
8142                                         return err;
8143
8144                         } else if (mode == BPF_IMM) {
8145                                 err = check_ld_imm(env, insn);
8146                                 if (err)
8147                                         return err;
8148
8149                                 env->insn_idx++;
8150                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = env->pass_cnt;
8151                         } else {
8152                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
8153                                 return -EINVAL;
8154                         }
8155                 } else {
8156                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
8157                         return -EINVAL;
8158                 }
8159
8160                 env->insn_idx++;
8161         }
8162
8163         return 0;
8164 }
8165
8166 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
8167 {
8168         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
8169                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
8170                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
8171                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
8172 }
8173
8174 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
8175 {
8176         switch (type) {
8177         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
8178         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
8179         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
8180         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
8181                 return true;
8182         default:
8183                 return false;
8184         }
8185 }
8186
8187 static bool is_preallocated_map(struct bpf_map *map)
8188 {
8189         if (!check_map_prealloc(map))
8190                 return false;
8191         if (map->inner_map_meta && !check_map_prealloc(map->inner_map_meta))
8192                 return false;
8193         return true;
8194 }
8195
8196 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
8197                                         struct bpf_map *map,
8198                                         struct bpf_prog *prog)
8199
8200 {
8201         /*
8202          * Validate that trace type programs use preallocated hash maps.
8203          *
8204          * For programs attached to PERF events this is mandatory as the
8205          * perf NMI can hit any arbitrary code sequence.
8206          *
8207          * All other trace types using preallocated hash maps are unsafe as
8208          * well because tracepoint or kprobes can be inside locked regions
8209          * of the memory allocator or at a place where a recursion into the
8210          * memory allocator would see inconsistent state.
8211          *
8212          * On RT enabled kernels run-time allocation of all trace type
8213          * programs is strictly prohibited due to lock type constraints. On
8214          * !RT kernels it is allowed for backwards compatibility reasons for
8215          * now, but warnings are emitted so developers are made aware of
8216          * the unsafety and can fix their programs before this is enforced.
8217          */
8218         if (is_tracing_prog_type(prog->type) && !is_preallocated_map(map)) {
8219                 if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
8220                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
8221                         return -EINVAL;
8222                 }
8223                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT)) {
8224                         verbose(env, "trace type programs can only use preallocated hash map\n");
8225                         return -EINVAL;
8226                 }
8227                 WARN_ONCE(1, "trace type BPF program uses run-time allocation\n");
8228                 verbose(env, "trace type programs with run-time allocated hash maps are unsafe. Switch to preallocated hash maps.\n");
8229         }
8230
8231         if ((is_tracing_prog_type(prog->type) ||
8232              prog->type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) &&
8233             map_value_has_spin_lock(map)) {
8234                 verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
8235                 return -EINVAL;
8236         }
8237
8238         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
8239             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
8240                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
8241                 return -EINVAL;
8242         }
8243
8244         if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_STRUCT_OPS) {
8245                 verbose(env, "bpf_struct_ops map cannot be used in prog\n");
8246                 return -EINVAL;
8247         }
8248
8249         return 0;
8250 }
8251
8252 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
8253 {
8254         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
8255                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
8256 }
8257
8258 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
8259  * replace them with actual map pointers
8260  */
8261 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
8262 {
8263         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8264         int insn_cnt = env->prog->len;
8265         int i, j, err;
8266
8267         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
8268         if (err)
8269                 return err;
8270
8271         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8272                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
8273                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
8274                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
8275                         return -EINVAL;
8276                 }
8277
8278                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
8279                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
8280                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
8281                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
8282                         return -EINVAL;
8283                 }
8284
8285                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
8286                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
8287                         struct bpf_map *map;
8288                         struct fd f;
8289                         u64 addr;
8290
8291                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
8292                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
8293                             insn[1].off != 0) {
8294                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
8295                                 return -EINVAL;
8296                         }
8297
8298                         if (insn[0].src_reg == 0)
8299                                 /* valid generic load 64-bit imm */
8300                                 goto next_insn;
8301
8302                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
8303                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
8304                          */
8305                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
8306                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
8307                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
8308                              insn[1].imm != 0)) {
8309                                 verbose(env,
8310                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
8311                                 return -EINVAL;
8312                         }
8313
8314                         f = fdget(insn[0].imm);
8315                         map = __bpf_map_get(f);
8316                         if (IS_ERR(map)) {
8317                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
8318                                         insn[0].imm);
8319                                 return PTR_ERR(map);
8320                         }
8321
8322                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
8323                         if (err) {
8324                                 fdput(f);
8325                                 return err;
8326                         }
8327
8328                         aux = &env->insn_aux_data[i];
8329                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
8330                                 addr = (unsigned long)map;
8331                         } else {
8332                                 u32 off = insn[1].imm;
8333
8334                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
8335                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
8336                                         fdput(f);
8337                                         return -EINVAL;
8338                                 }
8339
8340                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
8341                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
8342                                         fdput(f);
8343                                         return -EINVAL;
8344                                 }
8345
8346                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
8347                                 if (err) {
8348                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
8349                                                 map->value_size, off);
8350                                         fdput(f);
8351                                         return err;
8352                                 }
8353
8354                                 aux->map_off = off;
8355                                 addr += off;
8356                         }
8357
8358                         insn[0].imm = (u32)addr;
8359                         insn[1].imm = addr >> 32;
8360
8361                         /* check whether we recorded this map already */
8362                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
8363                                 if (env->used_maps[j] == map) {
8364                                         aux->map_index = j;
8365                                         fdput(f);
8366                                         goto next_insn;
8367                                 }
8368                         }
8369
8370                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
8371                                 fdput(f);
8372                                 return -E2BIG;
8373                         }
8374
8375                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
8376                          * the map will be released by release_maps() or it
8377                          * will be used by the valid program until it's unloaded
8378                          * and all maps are released in free_used_maps()
8379                          */
8380                         bpf_map_inc(map);
8381
8382                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
8383                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
8384
8385                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
8386                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog->aux, map)) {
8387                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
8388                                 fdput(f);
8389                                 return -EBUSY;
8390                         }
8391
8392                         fdput(f);
8393 next_insn:
8394                         insn++;
8395                         i++;
8396                         continue;
8397                 }
8398
8399                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
8400                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
8401                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
8402                         return -EINVAL;
8403                 }
8404         }
8405
8406         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
8407          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
8408          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
8409          */
8410         return 0;
8411 }
8412
8413 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
8414 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
8415 {
8416         __bpf_free_used_maps(env->prog->aux, env->used_maps,
8417                              env->used_map_cnt);
8418 }
8419
8420 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
8421 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
8422 {
8423         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8424         int insn_cnt = env->prog->len;
8425         int i;
8426
8427         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
8428                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
8429                         insn->src_reg = 0;
8430 }
8431
8432 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
8433  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
8434  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
8435  */
8436 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
8437                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
8438 {
8439         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
8440         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
8441         u32 prog_len;
8442         int i;
8443
8444         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
8445          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
8446          * original insn at old prog.
8447          */
8448         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
8449
8450         if (cnt == 1)
8451                 return 0;
8452         prog_len = new_prog->len;
8453         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
8454                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
8455         if (!new_data)
8456                 return -ENOMEM;
8457         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
8458         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
8459                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
8460         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
8461                 new_data[i].seen = env->pass_cnt;
8462                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
8463         }
8464         env->insn_aux_data = new_data;
8465         vfree(old_data);
8466         return 0;
8467 }
8468
8469 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
8470 {
8471         int i;
8472
8473         if (len == 1)
8474                 return;
8475         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
8476         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
8477                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
8478                         continue;
8479                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
8480         }
8481 }
8482
8483 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8484                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
8485 {
8486         struct bpf_prog *new_prog;
8487
8488         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
8489         if (IS_ERR(new_prog)) {
8490                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
8491                         verbose(env,
8492                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
8493                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
8494                 return NULL;
8495         }
8496         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
8497                 return NULL;
8498         adjust_subprog_starts(env, off, len);
8499         return new_prog;
8500 }
8501
8502 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
8503                                               u32 off, u32 cnt)
8504 {
8505         int i, j;
8506
8507         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
8508         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
8509                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
8510                         break;
8511         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
8512         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
8513                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
8514                         break;
8515         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
8516          * the front of previous prog
8517          */
8518         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
8519                 j--;
8520
8521         if (j > i) {
8522                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8523                 int move;
8524
8525                 /* move fake 'exit' subprog as well */
8526                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
8527
8528                 memmove(env->subprog_info + i,
8529                         env->subprog_info + j,
8530                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
8531                 env->subprog_cnt -= j - i;
8532
8533                 /* remove func_info */
8534                 if (aux->func_info) {
8535                         move = aux->func_info_cnt - j;
8536
8537                         memmove(aux->func_info + i,
8538                                 aux->func_info + j,
8539                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
8540                         aux->func_info_cnt -= j - i;
8541                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
8542                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
8543                          */
8544                 }
8545         } else {
8546                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
8547                 if (env->subprog_info[i].start == off)
8548                         i++;
8549         }
8550
8551         /* update fake 'exit' subprog as well */
8552         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
8553                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
8554
8555         return 0;
8556 }
8557
8558 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
8559                                       u32 cnt)
8560 {
8561         struct bpf_prog *prog = env->prog;
8562         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
8563         struct bpf_line_info *linfo;
8564
8565         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8566         if (!nr_linfo)
8567                 return 0;
8568
8569         linfo = prog->aux->linfo;
8570
8571         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
8572         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
8573                 if (linfo[i].insn_off >= off)
8574                         break;
8575
8576         l_off = i;
8577         l_cnt = 0;
8578         for (; i < nr_linfo; i++)
8579                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
8580                         l_cnt++;
8581                 else
8582                         break;
8583
8584         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
8585          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
8586          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
8587          */
8588         if (prog->len != off && l_cnt &&
8589             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
8590                 l_cnt--;
8591                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
8592         }
8593
8594         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
8595         if (l_cnt) {
8596                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
8597                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
8598
8599                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
8600                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
8601         }
8602
8603         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
8604         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
8605                 linfo[i].insn_off -= cnt;
8606
8607         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
8608         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
8609                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
8610                         /* program may have started in the removed region but
8611                          * may not be fully removed
8612                          */
8613                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
8614                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
8615                         else
8616                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
8617                 }
8618
8619         return 0;
8620 }
8621
8622 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
8623 {
8624         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8625         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
8626         int err;
8627
8628         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8629                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
8630
8631         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
8632         if (err)
8633                 return err;
8634
8635         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
8636         if (err)
8637                 return err;
8638
8639         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
8640         if (err)
8641                 return err;
8642
8643         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
8644                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
8645
8646         return 0;
8647 }
8648
8649 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
8650  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
8651  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
8652  * with 'ja -1'.
8653  *
8654  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
8655  * program and through another bug we would manage to jump there, then
8656  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
8657  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
8658  * code could be located.
8659  */
8660 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8661 {
8662         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8663         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
8664         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8665         const int insn_cnt = env->prog->len;
8666         int i;
8667
8668         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8669                 if (aux_data[i].seen)
8670                         continue;
8671                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
8672         }
8673 }
8674
8675 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
8676 {
8677         u8 op;
8678
8679         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
8680                 return true;
8681
8682         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
8683                 return false;
8684
8685         op = BPF_OP(code);
8686         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
8687 }
8688
8689 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
8690 {
8691         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8692         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8693         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8694         const int insn_cnt = env->prog->len;
8695         int i;
8696
8697         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8698                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
8699                         continue;
8700
8701                 if (!aux_data[i + 1].seen)
8702                         ja.off = insn->off;
8703                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
8704                         ja.off = 0;
8705                 else
8706                         continue;
8707
8708                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8709                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
8710
8711                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
8712         }
8713 }
8714
8715 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
8716 {
8717         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
8718         int insn_cnt = env->prog->len;
8719         int i, err;
8720
8721         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8722                 int j;
8723
8724                 j = 0;
8725                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
8726                         j++;
8727                 if (!j)
8728                         continue;
8729
8730                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
8731                 if (err)
8732                         return err;
8733                 insn_cnt = env->prog->len;
8734         }
8735
8736         return 0;
8737 }
8738
8739 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
8740 {
8741         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
8742         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8743         int insn_cnt = env->prog->len;
8744         int i, err;
8745
8746         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
8747                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
8748                         continue;
8749
8750                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
8751                 if (err)
8752                         return err;
8753                 insn_cnt--;
8754                 i--;
8755         }
8756
8757         return 0;
8758 }
8759
8760 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
8761                                          const union bpf_attr *attr)
8762 {
8763         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
8764         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
8765         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
8766         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
8767         struct bpf_prog *new_prog;
8768         bool rnd_hi32;
8769
8770         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
8771         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
8772         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
8773         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
8774         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
8775         for (i = 0; i < len; i++) {
8776                 int adj_idx = i + delta;
8777                 struct bpf_insn insn;
8778
8779                 insn = insns[adj_idx];
8780                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
8781                         u8 code, class;
8782                         u32 imm_rnd;
8783
8784                         if (!rnd_hi32)
8785                                 continue;
8786
8787                         code = insn.code;
8788                         class = BPF_CLASS(code);
8789                         if (insn_no_def(&insn))
8790                                 continue;
8791
8792                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
8793                          *       BPF_STX which has been ruled out in above
8794                          *       check, it is safe to pass NULL here.
8795                          */
8796                         if (is_reg64(env, &insn, insn.dst_reg, NULL, DST_OP)) {
8797                                 if (class == BPF_LD &&
8798                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
8799                                         i++;
8800                                 continue;
8801                         }
8802
8803                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
8804                         if (class == BPF_LDX &&
8805                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
8806                                 continue;
8807
8808                         imm_rnd = get_random_int();
8809                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
8810                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
8811                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = insn.dst_reg;
8812                         patch = rnd_hi32_patch;
8813                         patch_len = 4;
8814                         goto apply_patch_buffer;
8815                 }
8816
8817                 if (!bpf_jit_needs_zext())
8818                         continue;
8819
8820                 zext_patch[0] = insn;
8821                 zext_patch[1].dst_reg = insn.dst_reg;
8822                 zext_patch[1].src_reg = insn.dst_reg;
8823                 patch = zext_patch;
8824                 patch_len = 2;
8825 apply_patch_buffer:
8826                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
8827                 if (!new_prog)
8828                         return -ENOMEM;
8829                 env->prog = new_prog;
8830                 insns = new_prog->insnsi;
8831                 aux = env->insn_aux_data;
8832                 delta += patch_len - 1;
8833         }
8834
8835         return 0;
8836 }
8837
8838 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
8839  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
8840  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
8841  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
8842  */
8843 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
8844 {
8845         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
8846         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
8847         const int insn_cnt = env->prog->len;
8848         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
8849         u32 target_size, size_default, off;
8850         struct bpf_prog *new_prog;
8851         enum bpf_access_type type;
8852         bool is_narrower_load;
8853
8854         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
8855                 if (!ops->gen_prologue) {
8856                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8857                         return -EINVAL;
8858                 }
8859                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
8860                                         env->prog);
8861                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
8862                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8863                         return -EINVAL;
8864                 } else if (cnt) {
8865                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
8866                         if (!new_prog)
8867                                 return -ENOMEM;
8868
8869                         env->prog = new_prog;
8870                         delta += cnt - 1;
8871                 }
8872         }
8873
8874         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
8875                 return 0;
8876
8877         insn = env->prog->insnsi + delta;
8878
8879         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8880                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
8881
8882                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8883                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8884                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8885                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
8886                         type = BPF_READ;
8887                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
8888                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
8889                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
8890                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
8891                         type = BPF_WRITE;
8892                 else
8893                         continue;
8894
8895                 if (type == BPF_WRITE &&
8896                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
8897                         struct bpf_insn patch[] = {
8898                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
8899                                  * There are no memory dependencies for this store,
8900                                  * since it's only using frame pointer and immediate
8901                                  * constant of zero
8902                                  */
8903                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
8904                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
8905                                            0),
8906                                 /* the original STX instruction will immediately
8907                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
8908                                  */
8909                                 *insn,
8910                         };
8911
8912                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
8913                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
8914                         if (!new_prog)
8915                                 return -ENOMEM;
8916
8917                         delta    += cnt - 1;
8918                         env->prog = new_prog;
8919                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
8920                         continue;
8921                 }
8922
8923                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
8924                 case PTR_TO_CTX:
8925                         if (!ops->convert_ctx_access)
8926                                 continue;
8927                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
8928                         break;
8929                 case PTR_TO_SOCKET:
8930                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
8931                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
8932                         break;
8933                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
8934                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
8935                         break;
8936                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
8937                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
8938                         break;
8939                 case PTR_TO_BTF_ID:
8940                         if (type == BPF_READ) {
8941                                 insn->code = BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM |
8942                                         BPF_SIZE((insn)->code);
8943                                 env->prog->aux->num_exentries++;
8944                         } else if (env->prog->type != BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS) {
8945                                 verbose(env, "Writes through BTF pointers are not allowed\n");
8946                                 return -EINVAL;
8947                         }
8948                         continue;
8949                 default:
8950                         continue;
8951                 }
8952
8953                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
8954                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
8955
8956                 /* If the read access is a narrower load of the field,
8957                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
8958                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
8959                  * we will apply proper mask to the result.
8960                  */
8961                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
8962                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
8963                 off = insn->off;
8964                 if (is_narrower_load) {
8965                         u8 size_code;
8966
8967                         if (type == BPF_WRITE) {
8968                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
8969                                 return -EINVAL;
8970                         }
8971
8972                         size_code = BPF_H;
8973                         if (ctx_field_size == 4)
8974                                 size_code = BPF_W;
8975                         else if (ctx_field_size == 8)
8976                                 size_code = BPF_DW;
8977
8978                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
8979                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
8980                 }
8981
8982                 target_size = 0;
8983                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
8984                                          &target_size);
8985                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
8986                     (ctx_field_size && !target_size)) {
8987                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8988                         return -EINVAL;
8989                 }
8990
8991                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
8992                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_access_offset(
8993                                 off, size, size_default) * 8;
8994                         if (ctx_field_size <= 4) {
8995                                 if (shift)
8996                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
8997                                                                         insn->dst_reg,
8998                                                                         shift);
8999                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
9000                                                                 (1 << size * 8) - 1);
9001                         } else {
9002                                 if (shift)
9003                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
9004                                                                         insn->dst_reg,
9005                                                                         shift);
9006                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
9007                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
9008                         }
9009                 }
9010
9011                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9012                 if (!new_prog)
9013                         return -ENOMEM;
9014
9015                 delta += cnt - 1;
9016
9017                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
9018                 env->prog = new_prog;
9019                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9020         }
9021
9022         return 0;
9023 }
9024
9025 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
9026 {
9027         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
9028         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
9029         struct bpf_insn *insn;
9030         void *old_bpf_func;
9031         int err;
9032
9033         if (env->subprog_cnt <= 1)
9034                 return 0;
9035
9036         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
9037                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9038                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9039                         continue;
9040                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
9041                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
9042                  * propagated in any case.
9043                  */
9044                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
9045                 if (subprog < 0) {
9046                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
9047                                   i + insn->imm + 1);
9048                         return -EFAULT;
9049                 }
9050                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
9051                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
9052                  */
9053                 insn->off = subprog;
9054                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
9055                  * to interpreter will be needed
9056                  */
9057                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
9058                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
9059                 insn->imm = 1;
9060         }
9061
9062         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
9063         if (err)
9064                 goto out_undo_insn;
9065
9066         err = -ENOMEM;
9067         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
9068         if (!func)
9069                 goto out_undo_insn;
9070
9071         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9072                 subprog_start = subprog_end;
9073                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
9074
9075                 len = subprog_end - subprog_start;
9076                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
9077                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
9078                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
9079                  * func[i]->aux->stats will never be accessed and stays NULL
9080                  */
9081                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
9082                 if (!func[i])
9083                         goto out_free;
9084                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
9085                        len * sizeof(struct bpf_insn));
9086                 func[i]->type = prog->type;
9087                 func[i]->len = len;
9088                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
9089                         goto out_free;
9090                 func[i]->is_func = 1;
9091                 func[i]->aux->func_idx = i;
9092                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
9093                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
9094                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
9095
9096                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
9097                  * Long term would need debug info to populate names
9098                  */
9099                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
9100                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
9101                 func[i]->jit_requested = 1;
9102                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
9103                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
9104                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
9105                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
9106                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
9107                 if (!func[i]->jited) {
9108                         err = -ENOTSUPP;
9109                         goto out_free;
9110                 }
9111                 cond_resched();
9112         }
9113         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
9114          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
9115          * run last pass of JIT
9116          */
9117         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9118                 insn = func[i]->insnsi;
9119                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
9120                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9121                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9122                                 continue;
9123                         subprog = insn->off;
9124                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
9125                                     __bpf_call_base;
9126                 }
9127
9128                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
9129                  * of the JITed images for each function in the program
9130                  *
9131                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
9132                  * might not be large enough to hold the offset of the start
9133                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
9134                  *
9135                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
9136                  * by using its subprog id, available from the off field of
9137                  * the call instruction, as an index for this list
9138                  */
9139                 func[i]->aux->func = func;
9140                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
9141         }
9142         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9143                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
9144                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
9145                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
9146                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
9147                         err = -ENOTSUPP;
9148                         goto out_free;
9149                 }
9150                 cond_resched();
9151         }
9152
9153         /* finally lock prog and jit images for all functions and
9154          * populate kallsysm
9155          */
9156         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9157                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
9158                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
9159         }
9160
9161         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
9162          * prog consistent for later dump requests, so they can
9163          * later look the same as if they were interpreted only.
9164          */
9165         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
9166                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9167                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9168                         continue;
9169                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
9170                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
9171                 insn->imm = subprog;
9172         }
9173
9174         prog->jited = 1;
9175         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
9176         prog->aux->func = func;
9177         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
9178         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
9179         return 0;
9180 out_free:
9181         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
9182                 if (func[i])
9183                         bpf_jit_free(func[i]);
9184         kfree(func);
9185 out_undo_insn:
9186         /* cleanup main prog to be interpreted */
9187         prog->jit_requested = 0;
9188         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
9189                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9190                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9191                         continue;
9192                 insn->off = 0;
9193                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
9194         }
9195         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
9196         return err;
9197 }
9198
9199 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
9200 {
9201 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
9202         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9203         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
9204         int i, depth;
9205 #endif
9206         int err = 0;
9207
9208         if (env->prog->jit_requested &&
9209             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9210                 err = jit_subprogs(env);
9211                 if (err == 0)
9212                         return 0;
9213                 if (err == -EFAULT)
9214                         return err;
9215         }
9216 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
9217         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
9218                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9219                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9220                         continue;
9221                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
9222                 if (depth < 0)
9223                         return depth;
9224                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
9225         }
9226         err = 0;
9227 #endif
9228         return err;
9229 }
9230
9231 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
9232  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
9233  *
9234  * this function is called after eBPF program passed verification
9235  */
9236 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
9237 {
9238         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9239         bool expect_blinding = bpf_jit_blinding_enabled(prog);
9240         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
9241         const struct bpf_func_proto *fn;
9242         const int insn_cnt = prog->len;
9243         const struct bpf_map_ops *ops;
9244         struct bpf_insn_aux_data *aux;
9245         struct bpf_insn insn_buf[16];
9246         struct bpf_prog *new_prog;
9247         struct bpf_map *map_ptr;
9248         int i, ret, cnt, delta = 0;
9249
9250         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
9251                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
9252                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
9253                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
9254                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
9255                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
9256                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
9257                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
9258                                 /* Rx div 0 -> 0 */
9259                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
9260                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
9261                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
9262                                 *insn,
9263                         };
9264                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
9265                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
9266                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
9267                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
9268                                 *insn,
9269                         };
9270                         struct bpf_insn *patchlet;
9271
9272                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
9273                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
9274                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
9275                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
9276                         } else {
9277                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
9278                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
9279                         }
9280
9281                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
9282                         if (!new_prog)
9283                                 return -ENOMEM;
9284
9285                         delta    += cnt - 1;
9286                         env->prog = prog = new_prog;
9287                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9288                         continue;
9289                 }
9290
9291                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
9292                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
9293                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
9294                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
9295                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9296                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9297                                 return -EINVAL;
9298                         }
9299
9300                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9301                         if (!new_prog)
9302                                 return -ENOMEM;
9303
9304                         delta    += cnt - 1;
9305                         env->prog = prog = new_prog;
9306                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9307                         continue;
9308                 }
9309
9310                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
9311                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
9312                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
9313                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
9314                         struct bpf_insn insn_buf[16];
9315                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
9316                         bool issrc, isneg;
9317                         u32 off_reg;
9318
9319                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9320                         if (!aux->alu_state ||
9321                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
9322                                 continue;
9323
9324                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
9325                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
9326                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
9327
9328                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
9329                         if (isneg)
9330                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
9331                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
9332                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
9333                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
9334                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
9335                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
9336                         if (issrc) {
9337                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
9338                                                          off_reg);
9339                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
9340                         } else {
9341                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
9342                                                          BPF_REG_AX);
9343                         }
9344                         if (isneg)
9345                                 insn->code = insn->code == code_add ?
9346                                              code_sub : code_add;
9347                         *patch++ = *insn;
9348                         if (issrc && isneg)
9349                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
9350                         cnt = patch - insn_buf;
9351
9352                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9353                         if (!new_prog)
9354                                 return -ENOMEM;
9355
9356                         delta    += cnt - 1;
9357                         env->prog = prog = new_prog;
9358                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9359                         continue;
9360                 }
9361
9362                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
9363                         continue;
9364                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
9365                         continue;
9366
9367                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
9368                         prog->dst_needed = 1;
9369                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
9370                         bpf_user_rnd_init_once();
9371                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
9372                         prog->kprobe_override = 1;
9373                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
9374                         /* If we tail call into other programs, we
9375                          * cannot make any assumptions since they can
9376                          * be replaced dynamically during runtime in
9377                          * the program array.
9378                          */
9379                         prog->cb_access = 1;
9380                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
9381                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
9382
9383                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
9384                          * conditional branch in the interpeter for every normal
9385                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
9386                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
9387                          */
9388                         insn->imm = 0;
9389                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
9390
9391                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9392                         if (env->allow_ptr_leaks && !expect_blinding &&
9393                             prog->jit_requested &&
9394                             !bpf_map_key_poisoned(aux) &&
9395                             !bpf_map_ptr_poisoned(aux) &&
9396                             !bpf_map_ptr_unpriv(aux)) {
9397                                 struct bpf_jit_poke_descriptor desc = {
9398                                         .reason = BPF_POKE_REASON_TAIL_CALL,
9399                                         .tail_call.map = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state),
9400                                         .tail_call.key = bpf_map_key_immediate(aux),
9401                                 };
9402
9403                                 ret = bpf_jit_add_poke_descriptor(prog, &desc);
9404                                 if (ret < 0) {
9405                                         verbose(env, "adding tail call poke descriptor failed\n");
9406                                         return ret;
9407                                 }
9408
9409                                 insn->imm = ret + 1;
9410                                 continue;
9411                         }
9412
9413                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
9414                                 continue;
9415
9416                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
9417                          * emit two extra insns:
9418                          * if (index >= max_entries) goto out;
9419                          * index &= array->index_mask;
9420                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
9421                          */
9422                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
9423                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
9424                                 return -EINVAL;
9425                         }
9426
9427                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
9428                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
9429                                                   map_ptr->max_entries, 2);
9430                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
9431                                                     container_of(map_ptr,
9432                                                                  struct bpf_array,
9433                                                                  map)->index_mask);
9434                         insn_buf[2] = *insn;
9435                         cnt = 3;
9436                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9437                         if (!new_prog)
9438                                 return -ENOMEM;
9439
9440                         delta    += cnt - 1;
9441                         env->prog = prog = new_prog;
9442                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9443                         continue;
9444                 }
9445
9446                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
9447                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
9448                  * only.
9449                  */
9450                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
9451                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
9452                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
9453                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
9454                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
9455                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
9456                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
9457                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9458                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
9459                                 goto patch_call_imm;
9460
9461                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
9462                         ops = map_ptr->ops;
9463                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
9464                             ops->map_gen_lookup) {
9465                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
9466                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9467                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9468                                         return -EINVAL;
9469                                 }
9470
9471                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
9472                                                                insn_buf, cnt);
9473                                 if (!new_prog)
9474                                         return -ENOMEM;
9475
9476                                 delta    += cnt - 1;
9477                                 env->prog = prog = new_prog;
9478                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9479                                 continue;
9480                         }
9481
9482                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
9483                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9484                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
9485                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
9486                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
9487                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
9488                                               u64 flags))NULL));
9489                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
9490                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
9491                                               u64 flags))NULL));
9492                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
9493                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9494                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
9495                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
9496
9497                         switch (insn->imm) {
9498                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
9499                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
9500                                             __bpf_call_base;
9501                                 continue;
9502                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
9503                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
9504                                             __bpf_call_base;
9505                                 continue;
9506                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
9507                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
9508                                             __bpf_call_base;
9509                                 continue;
9510                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
9511                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
9512                                             __bpf_call_base;
9513                                 continue;
9514                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
9515                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
9516                                             __bpf_call_base;
9517                                 continue;
9518                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
9519                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
9520                                             __bpf_call_base;
9521                                 continue;
9522                         }
9523
9524                         goto patch_call_imm;
9525                 }
9526
9527                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
9528                     insn->imm == BPF_FUNC_jiffies64) {
9529                         struct bpf_insn ld_jiffies_addr[2] = {
9530                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_0,
9531                                              (unsigned long)&jiffies),
9532                         };
9533
9534                         insn_buf[0] = ld_jiffies_addr[0];
9535                         insn_buf[1] = ld_jiffies_addr[1];
9536                         insn_buf[2] = BPF_LDX_MEM(BPF_DW, BPF_REG_0,
9537                                                   BPF_REG_0, 0);
9538                         cnt = 3;
9539
9540                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
9541                                                        cnt);
9542                         if (!new_prog)
9543                                 return -ENOMEM;
9544
9545                         delta    += cnt - 1;
9546                         env->prog = prog = new_prog;
9547                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9548                         continue;
9549                 }
9550
9551 patch_call_imm:
9552                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
9553                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
9554                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
9555                  */
9556                 if (!fn->func) {
9557                         verbose(env,
9558                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
9559                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
9560                         return -EFAULT;
9561                 }
9562                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
9563         }
9564
9565         /* Since poke tab is now finalized, publish aux to tracker. */
9566         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
9567                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
9568                 if (!map_ptr->ops->map_poke_track ||
9569                     !map_ptr->ops->map_poke_untrack ||
9570                     !map_ptr->ops->map_poke_run) {
9571                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9572                         return -EINVAL;
9573                 }
9574
9575                 ret = map_ptr->ops->map_poke_track(map_ptr, prog->aux);
9576                 if (ret < 0) {
9577                         verbose(env, "tracking tail call prog failed\n");
9578                         return ret;
9579                 }
9580         }
9581
9582         return 0;
9583 }
9584
9585 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
9586 {
9587         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
9588         int i;
9589
9590         sl = env->free_list;
9591         while (sl) {
9592                 sln = sl->next;
9593                 free_verifier_state(&sl->state, false);
9594                 kfree(sl);
9595                 sl = sln;
9596         }
9597         env->free_list = NULL;
9598
9599         if (!env->explored_states)
9600                 return;
9601
9602         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
9603                 sl = env->explored_states[i];
9604
9605                 while (sl) {
9606                         sln = sl->next;
9607                         free_verifier_state(&sl->state, false);
9608                         kfree(sl);
9609                         sl = sln;
9610                 }
9611                 env->explored_states[i] = NULL;
9612         }
9613 }
9614
9615 /* The verifier is using insn_aux_data[] to store temporary data during
9616  * verification and to store information for passes that run after the
9617  * verification like dead code sanitization. do_check_common() for subprogram N
9618  * may analyze many other subprograms. sanitize_insn_aux_data() clears all
9619  * temporary data after do_check_common() finds that subprogram N cannot be
9620  * verified independently. pass_cnt counts the number of times
9621  * do_check_common() was run and insn->aux->seen tells the pass number
9622  * insn_aux_data was touched. These variables are compared to clear temporary
9623  * data from failed pass. For testing and experiments do_check_common() can be
9624  * run multiple times even when prior attempt to verify is unsuccessful.
9625  */
9626 static void sanitize_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env)
9627 {
9628         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
9629         struct bpf_insn_aux_data *aux;
9630         int i, class;
9631
9632         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
9633                 class = BPF_CLASS(insn[i].code);
9634                 if (class != BPF_LDX && class != BPF_STX)
9635                         continue;
9636                 aux = &env->insn_aux_data[i];
9637                 if (aux->seen != env->pass_cnt)
9638                         continue;
9639                 memset(aux, 0, offsetof(typeof(*aux), orig_idx));
9640         }
9641 }
9642
9643 static int do_check_common(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
9644 {
9645         struct bpf_verifier_state *state;
9646         struct bpf_reg_state *regs;
9647         int ret, i;
9648
9649         env->prev_linfo = NULL;
9650         env->pass_cnt++;
9651
9652         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
9653         if (!state)
9654                 return -ENOMEM;
9655         state->curframe = 0;
9656         state->speculative = false;
9657         state->branches = 1;
9658         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
9659         if (!state->frame[0]) {
9660                 kfree(state);
9661                 return -ENOMEM;
9662         }
9663         env->cur_state = state;
9664         init_func_state(env, state->frame[0],
9665                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
9666                         0 /* frameno */,
9667                         subprog);
9668
9669         regs = state->frame[state->curframe]->regs;
9670         if (subprog || env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
9671                 ret = btf_prepare_func_args(env, subprog, regs);
9672                 if (ret)
9673                         goto out;
9674                 for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++) {
9675                         if (regs[i].type == PTR_TO_CTX)
9676                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
9677                         else if (regs[i].type == SCALAR_VALUE)
9678                                 mark_reg_unknown(env, regs, i);
9679                 }
9680         } else {
9681                 /* 1st arg to a function */
9682                 regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
9683                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
9684                 ret = btf_check_func_arg_match(env, subprog, regs);
9685                 if (ret == -EFAULT)
9686                         /* unlikely verifier bug. abort.
9687                          * ret == 0 and ret < 0 are sadly acceptable for
9688                          * main() function due to backward compatibility.
9689                          * Like socket filter program may be written as:
9690                          * int bpf_prog(struct pt_regs *ctx)
9691                          * and never dereference that ctx in the program.
9692                          * 'struct pt_regs' is a type mismatch for socket
9693                          * filter that should be using 'struct __sk_buff'.
9694                          */
9695                         goto out;
9696         }
9697
9698         ret = do_check(env);
9699 out:
9700         /* check for NULL is necessary, since cur_state can be freed inside
9701          * do_check() under memory pressure.
9702          */
9703         if (env->cur_state) {
9704                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
9705                 env->cur_state = NULL;
9706         }
9707         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
9708         free_states(env);
9709         if (ret)
9710                 /* clean aux data in case subprog was rejected */
9711                 sanitize_insn_aux_data(env);
9712         return ret;
9713 }
9714
9715 /* Verify all global functions in a BPF program one by one based on their BTF.
9716  * All global functions must pass verification. Otherwise the whole program is rejected.
9717  * Consider:
9718  * int bar(int);
9719  * int foo(int f)
9720  * {
9721  *    return bar(f);
9722  * }
9723  * int bar(int b)
9724  * {
9725  *    ...
9726  * }
9727  * foo() will be verified first for R1=any_scalar_value. During verification it
9728  * will be assumed that bar() already verified successfully and call to bar()
9729  * from foo() will be checked for type match only. Later bar() will be verified
9730  * independently to check that it's safe for R1=any_scalar_value.
9731  */
9732 static int do_check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
9733 {
9734         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
9735         int i, ret;
9736
9737         if (!aux->func_info)
9738                 return 0;
9739
9740         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
9741                 if (aux->func_info_aux[i].linkage != BTF_FUNC_GLOBAL)
9742                         continue;
9743                 env->insn_idx = env->subprog_info[i].start;
9744                 WARN_ON_ONCE(env->insn_idx == 0);
9745                 ret = do_check_common(env, i);
9746                 if (ret) {
9747                         return ret;
9748                 } else if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
9749                         verbose(env,
9750                                 "Func#%d is safe for any args that match its prototype\n",
9751                                 i);
9752                 }
9753         }
9754         return 0;
9755 }
9756
9757 static int do_check_main(struct bpf_verifier_env *env)
9758 {
9759         int ret;
9760
9761         env->insn_idx = 0;
9762         ret = do_check_common(env, 0);
9763         if (!ret)
9764                 env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
9765         return ret;
9766 }
9767
9768
9769 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
9770 {
9771         int i;
9772
9773         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
9774                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
9775                         div_u64(env->verification_time, 1000));
9776                 verbose(env, "stack depth ");
9777                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9778                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
9779
9780                         verbose(env, "%d", depth);
9781                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
9782                                 verbose(env, "+");
9783                 }
9784                 verbose(env, "\n");
9785         }
9786         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
9787                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
9788                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
9789                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
9790                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
9791 }
9792
9793 static int check_struct_ops_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
9794 {
9795         const struct btf_type *t, *func_proto;
9796         const struct bpf_struct_ops *st_ops;
9797         const struct btf_member *member;
9798         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9799         u32 btf_id, member_idx;
9800         const char *mname;
9801
9802         btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
9803         st_ops = bpf_struct_ops_find(btf_id);
9804         if (!st_ops) {
9805                 verbose(env, "attach_btf_id %u is not a supported struct\n",
9806                         btf_id);
9807                 return -ENOTSUPP;
9808         }
9809
9810         t = st_ops->type;
9811         member_idx = prog->expected_attach_type;
9812         if (member_idx >= btf_type_vlen(t)) {
9813                 verbose(env, "attach to invalid member idx %u of struct %s\n",
9814                         member_idx, st_ops->name);
9815                 return -EINVAL;
9816         }
9817
9818         member = &btf_type_member(t)[member_idx];
9819         mname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, member->name_off);
9820         func_proto = btf_type_resolve_func_ptr(btf_vmlinux, member->type,
9821                                                NULL);
9822         if (!func_proto) {
9823                 verbose(env, "attach to invalid member %s(@idx %u) of struct %s\n",
9824                         mname, member_idx, st_ops->name);
9825                 return -EINVAL;
9826         }
9827
9828         if (st_ops->check_member) {
9829                 int err = st_ops->check_member(t, member);
9830
9831                 if (err) {
9832                         verbose(env, "attach to unsupported member %s of struct %s\n",
9833                                 mname, st_ops->name);
9834                         return err;
9835                 }
9836         }
9837
9838         prog->aux->attach_func_proto = func_proto;
9839         prog->aux->attach_func_name = mname;
9840         env->ops = st_ops->verifier_ops;
9841
9842         return 0;
9843 }
9844 #define SECURITY_PREFIX "security_"
9845
9846 static int check_attach_modify_return(struct bpf_verifier_env *env)
9847 {
9848         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9849         unsigned long addr = (unsigned long) prog->aux->trampoline->func.addr;
9850
9851         /* This is expected to be cleaned up in the future with the KRSI effort
9852          * introducing the LSM_HOOK macro for cleaning up lsm_hooks.h.
9853          */
9854         if (within_error_injection_list(addr) ||
9855             !strncmp(SECURITY_PREFIX, prog->aux->attach_func_name,
9856                      sizeof(SECURITY_PREFIX) - 1))
9857                 return 0;
9858
9859         verbose(env, "fmod_ret attach_btf_id %u (%s) is not modifiable\n",
9860                 prog->aux->attach_btf_id, prog->aux->attach_func_name);
9861
9862         return -EINVAL;
9863 }
9864
9865 static int check_attach_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
9866 {
9867         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9868         bool prog_extension = prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT;
9869         struct bpf_prog *tgt_prog = prog->aux->linked_prog;
9870         u32 btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
9871         const char prefix[] = "btf_trace_";
9872         int ret = 0, subprog = -1, i;
9873         struct bpf_trampoline *tr;
9874         const struct btf_type *t;
9875         bool conservative = true;
9876         const char *tname;
9877         struct btf *btf;
9878         long addr;
9879         u64 key;
9880
9881         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS)
9882                 return check_struct_ops_btf_id(env);
9883
9884         if (prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
9885             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM &&
9886             !prog_extension)
9887                 return 0;
9888
9889         if (!btf_id) {
9890                 verbose(env, "Tracing programs must provide btf_id\n");
9891                 return -EINVAL;
9892         }
9893         btf = bpf_prog_get_target_btf(prog);
9894         if (!btf) {
9895                 verbose(env,
9896                         "FENTRY/FEXIT program can only be attached to another program annotated with BTF\n");
9897                 return -EINVAL;
9898         }
9899         t = btf_type_by_id(btf, btf_id);
9900         if (!t) {
9901                 verbose(env, "attach_btf_id %u is invalid\n", btf_id);
9902                 return -EINVAL;
9903         }
9904         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
9905         if (!tname) {
9906                 verbose(env, "attach_btf_id %u doesn't have a name\n", btf_id);
9907                 return -EINVAL;
9908         }
9909         if (tgt_prog) {
9910                 struct bpf_prog_aux *aux = tgt_prog->aux;
9911
9912                 for (i = 0; i < aux->func_info_cnt; i++)
9913                         if (aux->func_info[i].type_id == btf_id) {
9914                                 subprog = i;
9915                                 break;
9916                         }
9917                 if (subprog == -1) {
9918                         verbose(env, "Subprog %s doesn't exist\n", tname);
9919                         return -EINVAL;
9920                 }
9921                 conservative = aux->func_info_aux[subprog].unreliable;
9922                 if (prog_extension) {
9923                         if (conservative) {
9924                                 verbose(env,
9925                                         "Cannot replace static functions\n");
9926                                 return -EINVAL;
9927                         }
9928                         if (!prog->jit_requested) {
9929                                 verbose(env,
9930                                         "Extension programs should be JITed\n");
9931                                 return -EINVAL;
9932                         }
9933                         env->ops = bpf_verifier_ops[tgt_prog->type];
9934                 }
9935                 if (!tgt_prog->jited) {
9936                         verbose(env, "Can attach to only JITed progs\n");
9937                         return -EINVAL;
9938                 }
9939                 if (tgt_prog->type == prog->type) {
9940                         /* Cannot fentry/fexit another fentry/fexit program.
9941                          * Cannot attach program extension to another extension.
9942                          * It's ok to attach fentry/fexit to extension program.
9943                          */
9944                         verbose(env, "Cannot recursively attach\n");
9945                         return -EINVAL;
9946                 }
9947                 if (tgt_prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
9948                     prog_extension &&
9949                     (tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FENTRY ||
9950                      tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FEXIT)) {
9951                         /* Program extensions can extend all program types
9952                          * except fentry/fexit. The reason is the following.
9953                          * The fentry/fexit programs are used for performance
9954                          * analysis, stats and can be attached to any program
9955                          * type except themselves. When extension program is
9956                          * replacing XDP function it is necessary to allow
9957                          * performance analysis of all functions. Both original
9958                          * XDP program and its program extension. Hence
9959                          * attaching fentry/fexit to BPF_PROG_TYPE_EXT is
9960                          * allowed. If extending of fentry/fexit was allowed it
9961                          * would be possible to create long call chain
9962                          * fentry->extension->fentry->extension beyond
9963                          * reasonable stack size. Hence extending fentry is not
9964                          * allowed.
9965                          */
9966                         verbose(env, "Cannot extend fentry/fexit\n");
9967                         return -EINVAL;
9968                 }
9969                 key = ((u64)aux->id) << 32 | btf_id;
9970         } else {
9971                 if (prog_extension) {
9972                         verbose(env, "Cannot replace kernel functions\n");
9973                         return -EINVAL;
9974                 }
9975                 key = btf_id;
9976         }
9977
9978         switch (prog->expected_attach_type) {
9979         case BPF_TRACE_RAW_TP:
9980                 if (tgt_prog) {
9981                         verbose(env,
9982                                 "Only FENTRY/FEXIT progs are attachable to another BPF prog\n");
9983                         return -EINVAL;
9984                 }
9985                 if (!btf_type_is_typedef(t)) {
9986                         verbose(env, "attach_btf_id %u is not a typedef\n",
9987                                 btf_id);
9988                         return -EINVAL;
9989                 }
9990                 if (strncmp(prefix, tname, sizeof(prefix) - 1)) {
9991                         verbose(env, "attach_btf_id %u points to wrong type name %s\n",
9992                                 btf_id, tname);
9993                         return -EINVAL;
9994                 }
9995                 tname += sizeof(prefix) - 1;
9996                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
9997                 if (!btf_type_is_ptr(t))
9998                         /* should never happen in valid vmlinux build */
9999                         return -EINVAL;
10000                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
10001                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
10002                         /* should never happen in valid vmlinux build */
10003                         return -EINVAL;
10004
10005                 /* remember two read only pointers that are valid for
10006                  * the life time of the kernel
10007                  */
10008                 prog->aux->attach_func_name = tname;
10009                 prog->aux->attach_func_proto = t;
10010                 prog->aux->attach_btf_trace = true;
10011                 return 0;
10012         default:
10013                 if (!prog_extension)
10014                         return -EINVAL;
10015                 /* fallthrough */
10016         case BPF_MODIFY_RETURN:
10017         case BPF_LSM_MAC:
10018         case BPF_TRACE_FENTRY:
10019         case BPF_TRACE_FEXIT:
10020                 prog->aux->attach_func_name = tname;
10021                 if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_LSM) {
10022                         ret = bpf_lsm_verify_prog(&env->log, prog);
10023                         if (ret < 0)
10024                                 return ret;
10025                 }
10026
10027                 if (!btf_type_is_func(t)) {
10028                         verbose(env, "attach_btf_id %u is not a function\n",
10029                                 btf_id);
10030                         return -EINVAL;
10031                 }
10032                 if (prog_extension &&
10033                     btf_check_type_match(env, prog, btf, t))
10034                         return -EINVAL;
10035                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
10036                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
10037                         return -EINVAL;
10038                 tr = bpf_trampoline_lookup(key);
10039                 if (!tr)
10040                         return -ENOMEM;
10041                 /* t is either vmlinux type or another program's type */
10042                 prog->aux->attach_func_proto = t;
10043                 mutex_lock(&tr->mutex);
10044                 if (tr->func.addr) {
10045                         prog->aux->trampoline = tr;
10046                         goto out;
10047                 }
10048                 if (tgt_prog && conservative) {
10049                         prog->aux->attach_func_proto = NULL;
10050                         t = NULL;
10051                 }
10052                 ret = btf_distill_func_proto(&env->log, btf, t,
10053                                              tname, &tr->func.model);
10054                 if (ret < 0)
10055                         goto out;
10056                 if (tgt_prog) {
10057                         if (subprog == 0)
10058                                 addr = (long) tgt_prog->bpf_func;
10059                         else
10060                                 addr = (long) tgt_prog->aux->func[subprog]->bpf_func;
10061                 } else {
10062                         addr = kallsyms_lookup_name(tname);
10063                         if (!addr) {
10064                                 verbose(env,
10065                                         "The address of function %s cannot be found\n",
10066                                         tname);
10067                                 ret = -ENOENT;
10068                                 goto out;
10069                         }
10070                 }
10071                 tr->func.addr = (void *)addr;
10072                 prog->aux->trampoline = tr;
10073
10074                 if (prog->expected_attach_type == BPF_MODIFY_RETURN)
10075                         ret = check_attach_modify_return(env);
10076 out:
10077                 mutex_unlock(&tr->mutex);
10078                 if (ret)
10079                         bpf_trampoline_put(tr);
10080                 return ret;
10081         }
10082 }
10083
10084 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
10085               union bpf_attr __user *uattr)
10086 {
10087         u64 start_time = ktime_get_ns();
10088         struct bpf_verifier_env *env;
10089         struct bpf_verifier_log *log;
10090         int i, len, ret = -EINVAL;
10091         bool is_priv;
10092
10093         /* no program is valid */
10094         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
10095                 return -EINVAL;
10096
10097         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
10098          * allocate/free it every time bpf_check() is called
10099          */
10100         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
10101         if (!env)
10102                 return -ENOMEM;
10103         log = &env->log;
10104
10105         len = (*prog)->len;
10106         env->insn_aux_data =
10107                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
10108         ret = -ENOMEM;
10109         if (!env->insn_aux_data)
10110                 goto err_free_env;
10111         for (i = 0; i < len; i++)
10112                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
10113         env->prog = *prog;
10114         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
10115         is_priv = capable(CAP_SYS_ADMIN);
10116
10117         if (!btf_vmlinux && IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_INFO_BTF)) {
10118                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
10119                 if (!btf_vmlinux)
10120                         btf_vmlinux = btf_parse_vmlinux();
10121                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
10122         }
10123
10124         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
10125         if (!is_priv)
10126                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
10127
10128         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
10129                 /* user requested verbose verifier output
10130                  * and supplied buffer to store the verification trace
10131                  */
10132                 log->level = attr->log_level;
10133                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
10134                 log->len_total = attr->log_size;
10135
10136                 ret = -EINVAL;
10137                 /* log attributes have to be sane */
10138                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
10139                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
10140                         goto err_unlock;
10141         }
10142
10143         if (IS_ERR(btf_vmlinux)) {
10144                 /* Either gcc or pahole or kernel are broken. */
10145                 verbose(env, "in-kernel BTF is malformed\n");
10146                 ret = PTR_ERR(btf_vmlinux);
10147                 goto skip_full_check;
10148         }
10149
10150         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
10151         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
10152                 env->strict_alignment = true;
10153         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
10154                 env->strict_alignment = false;
10155
10156         env->allow_ptr_leaks = is_priv;
10157
10158         if (is_priv)
10159                 env->test_state_freq = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_STATE_FREQ;
10160
10161         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
10162         if (ret < 0)
10163                 goto skip_full_check;
10164
10165         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
10166                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
10167                 if (ret)
10168                         goto skip_full_check;
10169         }
10170
10171         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
10172                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
10173                                        GFP_USER);
10174         ret = -ENOMEM;
10175         if (!env->explored_states)
10176                 goto skip_full_check;
10177
10178         ret = check_subprogs(env);
10179         if (ret < 0)
10180                 goto skip_full_check;
10181
10182         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
10183         if (ret < 0)
10184                 goto skip_full_check;
10185
10186         ret = check_attach_btf_id(env);
10187         if (ret)
10188                 goto skip_full_check;
10189
10190         ret = check_cfg(env);
10191         if (ret < 0)
10192                 goto skip_full_check;
10193
10194         ret = do_check_subprogs(env);
10195         ret = ret ?: do_check_main(env);
10196
10197         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
10198                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
10199
10200 skip_full_check:
10201         kvfree(env->explored_states);
10202
10203         if (ret == 0)
10204                 ret = check_max_stack_depth(env);
10205
10206         /* instruction rewrites happen after this point */
10207         if (is_priv) {
10208                 if (ret == 0)
10209                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
10210                 if (ret == 0)
10211                         ret = opt_remove_dead_code(env);
10212                 if (ret == 0)
10213                         ret = opt_remove_nops(env);
10214         } else {
10215                 if (ret == 0)
10216                         sanitize_dead_code(env);
10217         }
10218
10219         if (ret == 0)
10220                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
10221                 ret = convert_ctx_accesses(env);
10222
10223         if (ret == 0)
10224                 ret = fixup_bpf_calls(env);
10225
10226         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
10227          * insns could be handled correctly.
10228          */
10229         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
10230                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
10231                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
10232                                                                      : false;
10233         }
10234
10235         if (ret == 0)
10236                 ret = fixup_call_args(env);
10237
10238         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
10239         print_verification_stats(env);
10240
10241         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
10242                 ret = -ENOSPC;
10243         if (log->level && !log->ubuf) {
10244                 ret = -EFAULT;
10245                 goto err_release_maps;
10246         }
10247
10248         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
10249                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
10250                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
10251                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
10252                                                           GFP_KERNEL);
10253
10254                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
10255                         ret = -ENOMEM;
10256                         goto err_release_maps;
10257                 }
10258
10259                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
10260                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
10261                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
10262
10263                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
10264                  * bpf_ld_imm64 instructions
10265                  */
10266                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
10267         }
10268
10269         if (ret == 0)
10270                 adjust_btf_func(env);
10271
10272 err_release_maps:
10273         if (!env->prog->aux->used_maps)
10274                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
10275                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
10276                  */
10277                 release_maps(env);
10278         *prog = env->prog;
10279 err_unlock:
10280         if (!is_priv)
10281                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
10282         vfree(env->insn_aux_data);
10283 err_free_env:
10284         kfree(env);
10285         return ret;
10286 }