ecdc265244ca1df6bad7d390717ea387aa8c0b04
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
2  * Copyright (c) 2016 Facebook
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
6  * License as published by the Free Software Foundation.
7  *
8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
11  * General Public License for more details.
12  */
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/types.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/bpf.h>
17 #include <linux/bpf_verifier.h>
18 #include <linux/filter.h>
19 #include <net/netlink.h>
20 #include <linux/file.h>
21 #include <linux/vmalloc.h>
22 #include <linux/stringify.h>
23
24 #include "disasm.h"
25
26 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
27 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name) \
28         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
29 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
30 #include <linux/bpf_types.h>
31 #undef BPF_PROG_TYPE
32 #undef BPF_MAP_TYPE
33 };
34
35 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
36  * instruction by instruction and updates register/stack state.
37  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
38  *
39  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
40  * It rejects the following programs:
41  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
42  * - if loop is present (detected via back-edge)
43  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
44  * - out of bounds or malformed jumps
45  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
46  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
47  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
48  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
49  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
50  *
51  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
52  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
53  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
54  * copied to R1.
55  *
56  * All registers are 64-bit.
57  * R0 - return register
58  * R1-R5 argument passing registers
59  * R6-R9 callee saved registers
60  * R10 - frame pointer read-only
61  *
62  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
63  * and has type PTR_TO_CTX.
64  *
65  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
66  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
67  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
68  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
69  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
70  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
71  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
72  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
73  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
74  *
75  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
76  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
77  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
78  *
79  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
80  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK. These are three pointer
81  * types recognized by check_mem_access() function.
82  *
83  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
84  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
85  *
86  * registers used to pass values to function calls are checked against
87  * function argument constraints.
88  *
89  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
90  * It means that the register type passed to this function must be
91  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
92  * 'pointer to map element key'
93  *
94  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
95  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
96  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
97  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
98  *
99  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
100  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
101  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
102  * the helper function as a pointer to map element key.
103  *
104  * On the kernel side the helper function looks like:
105  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
106  * {
107  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
108  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
109  *    void *value;
110  *
111  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
112  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
113  *    the stack of eBPF program.
114  * }
115  *
116  * Corresponding eBPF program may look like:
117  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
118  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
119  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
120  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
121  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
122  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
123  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
124  *
125  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
126  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
127  * and were initialized prior to this call.
128  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
129  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
130  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
131  * returns ether pointer to map value or NULL.
132  *
133  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
134  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
135  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
136  * branch. See check_cond_jmp_op().
137  *
138  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
139  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
140  */
141
142 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
143 struct bpf_verifier_stack_elem {
144         /* verifer state is 'st'
145          * before processing instruction 'insn_idx'
146          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
147          */
148         struct bpf_verifier_state st;
149         int insn_idx;
150         int prev_insn_idx;
151         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
152 };
153
154 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS      131072
155 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK      1024
156
157 #define BPF_MAP_PTR_POISON ((void *)0xeB9F + POISON_POINTER_DELTA)
158
159 struct bpf_call_arg_meta {
160         struct bpf_map *map_ptr;
161         bool raw_mode;
162         bool pkt_access;
163         int regno;
164         int access_size;
165 };
166
167 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
168
169 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
170  * verbose() is used to dump the verification trace to the log, so the user
171  * can figure out what's wrong with the program
172  */
173 static __printf(2, 3) void verbose(struct bpf_verifier_env *env,
174                                    const char *fmt, ...)
175 {
176         struct bpf_verifer_log *log = &env->log;
177         unsigned int n;
178         va_list args;
179
180         if (!log->level || !log->ubuf || bpf_verifier_log_full(log))
181                 return;
182
183         va_start(args, fmt);
184         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
185         va_end(args);
186
187         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
188                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
189
190         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
191         log->kbuf[n] = '\0';
192
193         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
194                 log->len_used += n;
195         else
196                 log->ubuf = NULL;
197 }
198
199 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
200 {
201         return type == PTR_TO_PACKET ||
202                type == PTR_TO_PACKET_META;
203 }
204
205 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
206 static const char * const reg_type_str[] = {
207         [NOT_INIT]              = "?",
208         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
209         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
210         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
211         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
212         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
213         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
214         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
215         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
216         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
217 };
218
219 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
220                                  struct bpf_verifier_state *state)
221 {
222         struct bpf_reg_state *reg;
223         enum bpf_reg_type t;
224         int i;
225
226         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
227                 reg = &state->regs[i];
228                 t = reg->type;
229                 if (t == NOT_INIT)
230                         continue;
231                 verbose(env, " R%d=%s", i, reg_type_str[t]);
232                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
233                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
234                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
235                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
236                 } else {
237                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
238                         if (t != SCALAR_VALUE)
239                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
240                         if (type_is_pkt_pointer(t))
241                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
242                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
243                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
244                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
245                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
246                                         reg->map_ptr->key_size,
247                                         reg->map_ptr->value_size);
248                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
249                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
250                                  * could be a pointer whose offset is too big
251                                  * for reg->off
252                                  */
253                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
254                         } else {
255                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
256                                     reg->smin_value != S64_MIN)
257                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
258                                                 (long long)reg->smin_value);
259                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
260                                     reg->smax_value != S64_MAX)
261                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
262                                                 (long long)reg->smax_value);
263                                 if (reg->umin_value != 0)
264                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
265                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
266                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
267                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
268                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
269                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
270                                         char tn_buf[48];
271
272                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
273                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
274                                 }
275                         }
276                         verbose(env, ")");
277                 }
278         }
279         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
280                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
281                         verbose(env, " fp%d=%s",
282                                 -MAX_BPF_STACK + i * BPF_REG_SIZE,
283                                 reg_type_str[state->stack[i].spilled_ptr.type]);
284         }
285         verbose(env, "\n");
286 }
287
288 static int copy_stack_state(struct bpf_verifier_state *dst,
289                             const struct bpf_verifier_state *src)
290 {
291         if (!src->stack)
292                 return 0;
293         if (WARN_ON_ONCE(dst->allocated_stack < src->allocated_stack)) {
294                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */
295                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));
296                 return -EFAULT;
297         }
298         memcpy(dst->stack, src->stack,
299                sizeof(*src->stack) * (src->allocated_stack / BPF_REG_SIZE));
300         return 0;
301 }
302
303 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
304  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
305  * the program calls into realloc_verifier_state() to grow the stack size.
306  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
307  * which this function copies over. It points to previous bpf_verifier_state
308  * which is never reallocated
309  */
310 static int realloc_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state, int size,
311                                   bool copy_old)
312 {
313         u32 old_size = state->allocated_stack;
314         struct bpf_stack_state *new_stack;
315         int slot = size / BPF_REG_SIZE;
316
317         if (size <= old_size || !size) {
318                 if (copy_old)
319                         return 0;
320                 state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
321                 if (!size && old_size) {
322                         kfree(state->stack);
323                         state->stack = NULL;
324                 }
325                 return 0;
326         }
327         new_stack = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_stack_state),
328                                   GFP_KERNEL);
329         if (!new_stack)
330                 return -ENOMEM;
331         if (copy_old) {
332                 if (state->stack)
333                         memcpy(new_stack, state->stack,
334                                sizeof(*new_stack) * (old_size / BPF_REG_SIZE));
335                 memset(new_stack + old_size / BPF_REG_SIZE, 0,
336                        sizeof(*new_stack) * (size - old_size) / BPF_REG_SIZE);
337         }
338         state->allocated_stack = slot * BPF_REG_SIZE;
339         kfree(state->stack);
340         state->stack = new_stack;
341         return 0;
342 }
343
344 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
345                                 bool free_self)
346 {
347         kfree(state->stack);
348         if (free_self)
349                 kfree(state);
350 }
351
352 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
353  * when necessary to accommodate larger src stack
354  */
355 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst,
356                                const struct bpf_verifier_state *src)
357 {
358         int err;
359
360         err = realloc_verifier_state(dst, src->allocated_stack, false);
361         if (err)
362                 return err;
363         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_verifier_state, allocated_stack));
364         return copy_stack_state(dst, src);
365 }
366
367 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
368                      int *insn_idx)
369 {
370         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
371         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
372         int err;
373
374         if (env->head == NULL)
375                 return -ENOENT;
376
377         if (cur) {
378                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
379                 if (err)
380                         return err;
381         }
382         if (insn_idx)
383                 *insn_idx = head->insn_idx;
384         if (prev_insn_idx)
385                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
386         elem = head->next;
387         free_verifier_state(&head->st, false);
388         kfree(head);
389         env->head = elem;
390         env->stack_size--;
391         return 0;
392 }
393
394 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
395                                              int insn_idx, int prev_insn_idx)
396 {
397         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
398         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
399         int err;
400
401         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
402         if (!elem)
403                 goto err;
404
405         elem->insn_idx = insn_idx;
406         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
407         elem->next = env->head;
408         env->head = elem;
409         env->stack_size++;
410         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
411         if (err)
412                 goto err;
413         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STACK) {
414                 verbose(env, "BPF program is too complex\n");
415                 goto err;
416         }
417         return &elem->st;
418 err:
419         /* pop all elements and return */
420         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
421         return NULL;
422 }
423
424 #define CALLER_SAVED_REGS 6
425 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
426         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
427 };
428
429 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg);
430
431 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
432  * known to have the value @imm.
433  */
434 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
435 {
436         reg->id = 0;
437         reg->var_off = tnum_const(imm);
438         reg->smin_value = (s64)imm;
439         reg->smax_value = (s64)imm;
440         reg->umin_value = imm;
441         reg->umax_value = imm;
442 }
443
444 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
445  * used only on registers holding a pointer type.
446  */
447 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
448 {
449         __mark_reg_known(reg, 0);
450 }
451
452 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
453                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
454 {
455         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
456                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
457                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
458                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
459                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
460                 return;
461         }
462         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
463 }
464
465 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
466 {
467         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
468 }
469
470 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
471 {
472         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
473                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
474 }
475
476 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
477 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
478                                     enum bpf_reg_type which)
479 {
480         /* The register can already have a range from prior markings.
481          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
482          * origin.
483          */
484         return reg->type == which &&
485                reg->id == 0 &&
486                reg->off == 0 &&
487                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
488 }
489
490 /* Attempts to improve min/max values based on var_off information */
491 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
492 {
493         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
494         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
495                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
496         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
497         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
498                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
499         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
500         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
501                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
502 }
503
504 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
505 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
506 {
507         /* Learn sign from signed bounds.
508          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
509          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
510          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
511          */
512         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
513                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
514                                                           reg->umin_value);
515                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
516                                                           reg->umax_value);
517                 return;
518         }
519         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
520          * boundary, so we must be careful.
521          */
522         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
523                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
524                  * is positive, hence safe.
525                  */
526                 reg->smin_value = reg->umin_value;
527                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
528                                                           reg->umax_value);
529         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
530                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
531                  * is negative, hence safe.
532                  */
533                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
534                                                           reg->umin_value);
535                 reg->smax_value = reg->umax_value;
536         }
537 }
538
539 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
540 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
541 {
542         reg->var_off = tnum_intersect(reg->var_off,
543                                       tnum_range(reg->umin_value,
544                                                  reg->umax_value));
545 }
546
547 /* Reset the min/max bounds of a register */
548 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
549 {
550         reg->smin_value = S64_MIN;
551         reg->smax_value = S64_MAX;
552         reg->umin_value = 0;
553         reg->umax_value = U64_MAX;
554 }
555
556 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
557 static void __mark_reg_unknown(struct bpf_reg_state *reg)
558 {
559         reg->type = SCALAR_VALUE;
560         reg->id = 0;
561         reg->off = 0;
562         reg->var_off = tnum_unknown;
563         __mark_reg_unbounded(reg);
564 }
565
566 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
567                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
568 {
569         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
570                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
571                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
572                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
573                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
574                 return;
575         }
576         __mark_reg_unknown(regs + regno);
577 }
578
579 static void __mark_reg_not_init(struct bpf_reg_state *reg)
580 {
581         __mark_reg_unknown(reg);
582         reg->type = NOT_INIT;
583 }
584
585 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
586                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
587 {
588         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
589                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
590                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
591                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
592                         __mark_reg_not_init(regs + regno);
593                 return;
594         }
595         __mark_reg_not_init(regs + regno);
596 }
597
598 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
599                            struct bpf_reg_state *regs)
600 {
601         int i;
602
603         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
604                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
605                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
606         }
607
608         /* frame pointer */
609         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
610         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
611
612         /* 1st arg to a function */
613         regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
614         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
615 }
616
617 enum reg_arg_type {
618         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
619         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
620         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
621 };
622
623 static void mark_reg_read(const struct bpf_verifier_state *state, u32 regno)
624 {
625         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
626
627         if (regno == BPF_REG_FP)
628                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
629                 return;
630
631         while (parent) {
632                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
633                 if (state->regs[regno].live & REG_LIVE_WRITTEN)
634                         break;
635                 /* ... then we depend on parent's value */
636                 parent->regs[regno].live |= REG_LIVE_READ;
637                 state = parent;
638                 parent = state->parent;
639         }
640 }
641
642 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
643                          enum reg_arg_type t)
644 {
645         struct bpf_reg_state *regs = env->cur_state->regs;
646
647         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
648                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
649                 return -EINVAL;
650         }
651
652         if (t == SRC_OP) {
653                 /* check whether register used as source operand can be read */
654                 if (regs[regno].type == NOT_INIT) {
655                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
656                         return -EACCES;
657                 }
658                 mark_reg_read(env->cur_state, regno);
659         } else {
660                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
661                 if (regno == BPF_REG_FP) {
662                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
663                         return -EACCES;
664                 }
665                 regs[regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
666                 if (t == DST_OP)
667                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
668         }
669         return 0;
670 }
671
672 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
673 {
674         switch (type) {
675         case PTR_TO_MAP_VALUE:
676         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
677         case PTR_TO_STACK:
678         case PTR_TO_CTX:
679         case PTR_TO_PACKET:
680         case PTR_TO_PACKET_META:
681         case PTR_TO_PACKET_END:
682         case CONST_PTR_TO_MAP:
683                 return true;
684         default:
685                 return false;
686         }
687 }
688
689 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
690  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
691  */
692 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
693                              struct bpf_verifier_state *state, int off,
694                              int size, int value_regno)
695 {
696         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
697
698         err = realloc_verifier_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
699                                      true);
700         if (err)
701                 return err;
702         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
703          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
704          */
705         if (!env->allow_ptr_leaks &&
706             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
707             size != BPF_REG_SIZE) {
708                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
709                 return -EACCES;
710         }
711
712         if (value_regno >= 0 &&
713             is_spillable_regtype(state->regs[value_regno].type)) {
714
715                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
716                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
717                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
718                         return -EACCES;
719                 }
720
721                 /* save register state */
722                 state->stack[spi].spilled_ptr = state->regs[value_regno];
723                 state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
724
725                 for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
726                         state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
727         } else {
728                 /* regular write of data into stack */
729                 state->stack[spi].spilled_ptr = (struct bpf_reg_state) {};
730
731                 for (i = 0; i < size; i++)
732                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
733                                 STACK_MISC;
734         }
735         return 0;
736 }
737
738 static void mark_stack_slot_read(const struct bpf_verifier_state *state, int slot)
739 {
740         struct bpf_verifier_state *parent = state->parent;
741
742         while (parent) {
743                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
744                 if (state->stack[slot].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN)
745                         break;
746                 /* ... then we depend on parent's value */
747                 parent->stack[slot].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
748                 state = parent;
749                 parent = state->parent;
750         }
751 }
752
753 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
754                             struct bpf_verifier_state *state, int off, int size,
755                             int value_regno)
756 {
757         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
758         u8 *stype;
759
760         if (state->allocated_stack <= slot) {
761                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
762                         off, size);
763                 return -EACCES;
764         }
765         stype = state->stack[spi].slot_type;
766
767         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
768                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
769                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
770                         return -EACCES;
771                 }
772                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
773                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
774                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
775                                 return -EACCES;
776                         }
777                 }
778
779                 if (value_regno >= 0) {
780                         /* restore register state from stack */
781                         state->regs[value_regno] = state->stack[spi].spilled_ptr;
782                         mark_stack_slot_read(state, spi);
783                 }
784                 return 0;
785         } else {
786                 for (i = 0; i < size; i++) {
787                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_MISC) {
788                                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
789                                         off, i, size);
790                                 return -EACCES;
791                         }
792                 }
793                 if (value_regno >= 0)
794                         /* have read misc data from the stack */
795                         mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
796                 return 0;
797         }
798 }
799
800 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
801 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
802                               int size, bool zero_size_allowed)
803 {
804         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
805         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
806
807         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
808             off + size > map->value_size) {
809                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
810                         map->value_size, off, size);
811                 return -EACCES;
812         }
813         return 0;
814 }
815
816 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
817 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
818                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
819 {
820         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
821         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
822         int err;
823
824         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
825          * need to try adding each of min_value and max_value to off
826          * to make sure our theoretical access will be safe.
827          */
828         if (env->log.level)
829                 print_verifier_state(env, state);
830         /* The minimum value is only important with signed
831          * comparisons where we can't assume the floor of a
832          * value is 0.  If we are using signed variables for our
833          * index'es we need to make sure that whatever we use
834          * will have a set floor within our range.
835          */
836         if (reg->smin_value < 0) {
837                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
838                         regno);
839                 return -EACCES;
840         }
841         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
842                                  zero_size_allowed);
843         if (err) {
844                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
845                         regno);
846                 return err;
847         }
848
849         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
850          * sure we won't do bad things.
851          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
852          */
853         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
854                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
855                         regno);
856                 return -EACCES;
857         }
858         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
859                                  zero_size_allowed);
860         if (err)
861                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
862                         regno);
863         return err;
864 }
865
866 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
867
868 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
869                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
870                                        enum bpf_access_type t)
871 {
872         switch (env->prog->type) {
873         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
874         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
875                 /* dst_input() and dst_output() can't write for now */
876                 if (t == BPF_WRITE)
877                         return false;
878                 /* fallthrough */
879         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
880         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
881         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
882         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
883         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
884                 if (meta)
885                         return meta->pkt_access;
886
887                 env->seen_direct_write = true;
888                 return true;
889         default:
890                 return false;
891         }
892 }
893
894 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
895                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
896 {
897         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
898         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
899
900         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
901             (u64)off + size > reg->range) {
902                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
903                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
904                 return -EACCES;
905         }
906         return 0;
907 }
908
909 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
910                                int size, bool zero_size_allowed)
911 {
912         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
913         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
914         int err;
915
916         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
917          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
918          * offset.
919          */
920
921         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
922          * detail to prove they're safe.
923          */
924         if (reg->smin_value < 0) {
925                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
926                         regno);
927                 return -EACCES;
928         }
929         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
930         if (err) {
931                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
932                 return err;
933         }
934         return err;
935 }
936
937 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
938 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
939                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type)
940 {
941         struct bpf_insn_access_aux info = {
942                 .reg_type = *reg_type,
943         };
944
945         if (env->ops->is_valid_access &&
946             env->ops->is_valid_access(off, size, t, &info)) {
947                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
948                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
949                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
950                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
951                  * will only allow for whole field access and rejects any other
952                  * type of narrower access.
953                  */
954                 *reg_type = info.reg_type;
955
956                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
957                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
958                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
959                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
960                 return 0;
961         }
962
963         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
964         return -EACCES;
965 }
966
967 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
968                                const struct bpf_reg_state *reg)
969 {
970         if (allow_ptr_leaks)
971                 return false;
972
973         return reg->type != SCALAR_VALUE;
974 }
975
976 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
977 {
978         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, cur_regs(env) + regno);
979 }
980
981 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
982                                    const struct bpf_reg_state *reg,
983                                    int off, int size, bool strict)
984 {
985         struct tnum reg_off;
986         int ip_align;
987
988         /* Byte size accesses are always allowed. */
989         if (!strict || size == 1)
990                 return 0;
991
992         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
993          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
994          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
995          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
996          * to this code only in strict mode where we want to emulate
997          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
998          * unconditional IP align value of '2'.
999          */
1000         ip_align = 2;
1001
1002         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
1003         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1004                 char tn_buf[48];
1005
1006                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1007                 verbose(env,
1008                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
1009                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
1010                 return -EACCES;
1011         }
1012
1013         return 0;
1014 }
1015
1016 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1017                                        const struct bpf_reg_state *reg,
1018                                        const char *pointer_desc,
1019                                        int off, int size, bool strict)
1020 {
1021         struct tnum reg_off;
1022
1023         /* Byte size accesses are always allowed. */
1024         if (!strict || size == 1)
1025                 return 0;
1026
1027         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
1028         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
1029                 char tn_buf[48];
1030
1031                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1032                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
1033                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
1034                 return -EACCES;
1035         }
1036
1037         return 0;
1038 }
1039
1040 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
1041                                const struct bpf_reg_state *reg,
1042                                int off, int size)
1043 {
1044         bool strict = env->strict_alignment;
1045         const char *pointer_desc = "";
1046
1047         switch (reg->type) {
1048         case PTR_TO_PACKET:
1049         case PTR_TO_PACKET_META:
1050                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
1051                  * right in front, treat it the very same way.
1052                  */
1053                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
1054         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1055                 pointer_desc = "value ";
1056                 break;
1057         case PTR_TO_CTX:
1058                 pointer_desc = "context ";
1059                 break;
1060         case PTR_TO_STACK:
1061                 pointer_desc = "stack ";
1062                 break;
1063         default:
1064                 break;
1065         }
1066         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
1067                                            strict);
1068 }
1069
1070 /* truncate register to smaller size (in bytes)
1071  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
1072  */
1073 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
1074 {
1075         u64 mask;
1076
1077         /* clear high bits in bit representation */
1078         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
1079
1080         /* fix arithmetic bounds */
1081         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
1082         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
1083                 reg->umin_value &= mask;
1084                 reg->umax_value &= mask;
1085         } else {
1086                 reg->umin_value = 0;
1087                 reg->umax_value = mask;
1088         }
1089         reg->smin_value = reg->umin_value;
1090         reg->smax_value = reg->umax_value;
1091 }
1092
1093 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
1094  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
1095  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
1096  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
1097  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
1098  */
1099 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno, int off,
1100                             int bpf_size, enum bpf_access_type t,
1101                             int value_regno)
1102 {
1103         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1104         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
1105         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
1106         int size, err = 0;
1107
1108         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
1109         if (size < 0)
1110                 return size;
1111
1112         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
1113         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size);
1114         if (err)
1115                 return err;
1116
1117         /* for access checks, reg->off is just part of off */
1118         off += reg->off;
1119
1120         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
1121                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1122                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1123                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
1124                         return -EACCES;
1125                 }
1126
1127                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
1128                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1129                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1130
1131         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
1132                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
1133
1134                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1135                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1136                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
1137                         return -EACCES;
1138                 }
1139                 /* ctx accesses must be at a fixed offset, so that we can
1140                  * determine what type of data were returned.
1141                  */
1142                 if (reg->off) {
1143                         verbose(env,
1144                                 "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d+%d, ctx+const is allowed, ctx+const+const is not\n",
1145                                 regno, reg->off, off - reg->off);
1146                         return -EACCES;
1147                 }
1148                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
1149                         char tn_buf[48];
1150
1151                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1152                         verbose(env,
1153                                 "variable ctx access var_off=%s off=%d size=%d",
1154                                 tn_buf, off, size);
1155                         return -EACCES;
1156                 }
1157                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type);
1158                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
1159                         /* ctx access returns either a scalar, or a
1160                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
1161                          * case, we know the offset is zero.
1162                          */
1163                         if (reg_type == SCALAR_VALUE)
1164                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1165                         else
1166                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
1167                                                     value_regno);
1168                         regs[value_regno].id = 0;
1169                         regs[value_regno].off = 0;
1170                         regs[value_regno].range = 0;
1171                         regs[value_regno].type = reg_type;
1172                 }
1173
1174         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
1175                 /* stack accesses must be at a fixed offset, so that we can
1176                  * determine what type of data were returned.
1177                  * See check_stack_read().
1178                  */
1179                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
1180                         char tn_buf[48];
1181
1182                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
1183                         verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d",
1184                                 tn_buf, off, size);
1185                         return -EACCES;
1186                 }
1187                 off += reg->var_off.value;
1188                 if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
1189                         verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off,
1190                                 size);
1191                         return -EACCES;
1192                 }
1193
1194                 if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1195                         env->prog->aux->stack_depth = -off;
1196
1197                 if (t == BPF_WRITE)
1198                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
1199                                                 value_regno);
1200                 else
1201                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
1202                                                value_regno);
1203         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
1204                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
1205                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
1206                         return -EACCES;
1207                 }
1208                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
1209                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
1210                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
1211                                 value_regno);
1212                         return -EACCES;
1213                 }
1214                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
1215                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
1216                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
1217         } else {
1218                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
1219                         reg_type_str[reg->type]);
1220                 return -EACCES;
1221         }
1222
1223         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
1224             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
1225                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
1226                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
1227         }
1228         return err;
1229 }
1230
1231 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
1232 {
1233         int err;
1234
1235         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
1236             insn->imm != 0) {
1237                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
1238                 return -EINVAL;
1239         }
1240
1241         /* check src1 operand */
1242         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
1243         if (err)
1244                 return err;
1245
1246         /* check src2 operand */
1247         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
1248         if (err)
1249                 return err;
1250
1251         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
1252                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
1253                 return -EACCES;
1254         }
1255
1256         /* check whether atomic_add can read the memory */
1257         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1258                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1);
1259         if (err)
1260                 return err;
1261
1262         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
1263         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
1264                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1);
1265 }
1266
1267 /* Does this register contain a constant zero? */
1268 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state reg)
1269 {
1270         return reg.type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg.var_off, 0);
1271 }
1272
1273 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
1274  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
1275  * and all elements of stack are initialized.
1276  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
1277  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
1278  */
1279 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1280                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
1281                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
1282 {
1283         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1284         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1285         int off, i, slot, spi;
1286
1287         if (regs[regno].type != PTR_TO_STACK) {
1288                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
1289                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
1290                     register_is_null(regs[regno]))
1291                         return 0;
1292
1293                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1294                         reg_type_str[regs[regno].type],
1295                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
1296                 return -EACCES;
1297         }
1298
1299         /* Only allow fixed-offset stack reads */
1300         if (!tnum_is_const(regs[regno].var_off)) {
1301                 char tn_buf[48];
1302
1303                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), regs[regno].var_off);
1304                 verbose(env, "invalid variable stack read R%d var_off=%s\n",
1305                         regno, tn_buf);
1306         }
1307         off = regs[regno].off + regs[regno].var_off.value;
1308         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
1309             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
1310                 verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
1311                         regno, off, access_size);
1312                 return -EACCES;
1313         }
1314
1315         if (env->prog->aux->stack_depth < -off)
1316                 env->prog->aux->stack_depth = -off;
1317
1318         if (meta && meta->raw_mode) {
1319                 meta->access_size = access_size;
1320                 meta->regno = regno;
1321                 return 0;
1322         }
1323
1324         for (i = 0; i < access_size; i++) {
1325                 slot = -(off + i) - 1;
1326                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
1327                 if (state->allocated_stack <= slot ||
1328                     state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE] !=
1329                         STACK_MISC) {
1330                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
1331                                 off, i, access_size);
1332                         return -EACCES;
1333                 }
1334         }
1335         return 0;
1336 }
1337
1338 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1339                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
1340                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
1341 {
1342         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1343
1344         switch (reg->type) {
1345         case PTR_TO_PACKET:
1346         case PTR_TO_PACKET_META:
1347                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
1348                                            zero_size_allowed);
1349         case PTR_TO_MAP_VALUE:
1350                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
1351                                         zero_size_allowed);
1352         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
1353                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
1354                                             zero_size_allowed, meta);
1355         }
1356 }
1357
1358 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1359                           enum bpf_arg_type arg_type,
1360                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
1361 {
1362         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
1363         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
1364         int err = 0;
1365
1366         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
1367                 return 0;
1368
1369         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
1370         if (err)
1371                 return err;
1372
1373         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
1374                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
1375                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
1376                                 regno);
1377                         return -EACCES;
1378                 }
1379                 return 0;
1380         }
1381
1382         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
1383             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
1384                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
1385                 return -EACCES;
1386         }
1387
1388         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
1389             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1390                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1391                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1392                     type != expected_type)
1393                         goto err_type;
1394         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1395                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1396                 expected_type = SCALAR_VALUE;
1397                 if (type != expected_type)
1398                         goto err_type;
1399         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1400                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
1401                 if (type != expected_type)
1402                         goto err_type;
1403         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX) {
1404                 expected_type = PTR_TO_CTX;
1405                 if (type != expected_type)
1406                         goto err_type;
1407         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MEM ||
1408                    arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
1409                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM) {
1410                 expected_type = PTR_TO_STACK;
1411                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
1412                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
1413                  * happens during stack boundary checking.
1414                  */
1415                 if (register_is_null(*reg) &&
1416                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
1417                         /* final test in check_stack_boundary() */;
1418                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
1419                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
1420                          type != expected_type)
1421                         goto err_type;
1422                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
1423         } else {
1424                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
1425                 return -EFAULT;
1426         }
1427
1428         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
1429                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
1430                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
1431         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
1432                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
1433                  * check that [key, key + map->key_size) are within
1434                  * stack limits and initialized
1435                  */
1436                 if (!meta->map_ptr) {
1437                         /* in function declaration map_ptr must come before
1438                          * map_key, so that it's verified and known before
1439                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
1440                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
1441                          */
1442                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
1443                         return -EACCES;
1444                 }
1445                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1446                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1447                                                   meta->map_ptr->key_size,
1448                                                   false);
1449                 else
1450                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1451                                                    meta->map_ptr->key_size,
1452                                                    false, NULL);
1453         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
1454                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
1455                  * check [value, value + map->value_size) validity
1456                  */
1457                 if (!meta->map_ptr) {
1458                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1459                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
1460                         return -EACCES;
1461                 }
1462                 if (type_is_pkt_pointer(type))
1463                         err = check_packet_access(env, regno, reg->off,
1464                                                   meta->map_ptr->value_size,
1465                                                   false);
1466                 else
1467                         err = check_stack_boundary(env, regno,
1468                                                    meta->map_ptr->value_size,
1469                                                    false, NULL);
1470         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
1471                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
1472                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
1473
1474                 /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len' bytes
1475                  * from stack pointer 'buf'. Check it
1476                  * note: regno == len, regno - 1 == buf
1477                  */
1478                 if (regno == 0) {
1479                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
1480                         verbose(env,
1481                                 "ARG_CONST_SIZE cannot be first argument\n");
1482                         return -EACCES;
1483                 }
1484
1485                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
1486                  * happens using its boundaries.
1487                  */
1488
1489                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
1490                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
1491                          * mode so that the program is required to
1492                          * initialize all the memory that the helper could
1493                          * just partially fill up.
1494                          */
1495                         meta = NULL;
1496
1497                 if (reg->smin_value < 0) {
1498                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
1499                                 regno);
1500                         return -EACCES;
1501                 }
1502
1503                 if (reg->umin_value == 0) {
1504                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
1505                                                       zero_size_allowed,
1506                                                       meta);
1507                         if (err)
1508                                 return err;
1509                 }
1510
1511                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
1512                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
1513                                 regno);
1514                         return -EACCES;
1515                 }
1516                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
1517                                               reg->umax_value,
1518                                               zero_size_allowed, meta);
1519         }
1520
1521         return err;
1522 err_type:
1523         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
1524                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
1525         return -EACCES;
1526 }
1527
1528 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
1529                                         struct bpf_map *map, int func_id)
1530 {
1531         if (!map)
1532                 return 0;
1533
1534         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
1535         switch (map->map_type) {
1536         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
1537                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
1538                         goto error;
1539                 break;
1540         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
1541                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
1542                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
1543                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value)
1544                         goto error;
1545                 break;
1546         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
1547                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
1548                         goto error;
1549                 break;
1550         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
1551                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
1552                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
1553                         goto error;
1554                 break;
1555         /* devmap returns a pointer to a live net_device ifindex that we cannot
1556          * allow to be modified from bpf side. So do not allow lookup elements
1557          * for now.
1558          */
1559         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
1560                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1561                         goto error;
1562                 break;
1563         /* Restrict bpf side of cpumap, open when use-cases appear */
1564         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
1565                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
1566                         goto error;
1567                 break;
1568         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
1569         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
1570                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
1571                         goto error;
1572                 break;
1573         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
1574                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
1575                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
1576                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem)
1577                         goto error;
1578                 break;
1579         default:
1580                 break;
1581         }
1582
1583         /* ... and second from the function itself. */
1584         switch (func_id) {
1585         case BPF_FUNC_tail_call:
1586                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
1587                         goto error;
1588                 break;
1589         case BPF_FUNC_perf_event_read:
1590         case BPF_FUNC_perf_event_output:
1591         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
1592                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
1593                         goto error;
1594                 break;
1595         case BPF_FUNC_get_stackid:
1596                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
1597                         goto error;
1598                 break;
1599         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
1600         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
1601                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
1602                         goto error;
1603                 break;
1604         case BPF_FUNC_redirect_map:
1605                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
1606                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP)
1607                         goto error;
1608                 break;
1609         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
1610                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1611                         goto error;
1612                 break;
1613         case BPF_FUNC_sock_map_update:
1614                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
1615                         goto error;
1616                 break;
1617         default:
1618                 break;
1619         }
1620
1621         return 0;
1622 error:
1623         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
1624                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
1625         return -EINVAL;
1626 }
1627
1628 static int check_raw_mode(const struct bpf_func_proto *fn)
1629 {
1630         int count = 0;
1631
1632         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1633                 count++;
1634         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1635                 count++;
1636         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1637                 count++;
1638         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1639                 count++;
1640         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
1641                 count++;
1642
1643         return count > 1 ? -EINVAL : 0;
1644 }
1645
1646 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
1647  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
1648  */
1649 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
1650 {
1651         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
1652         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
1653         int i;
1654
1655         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
1656                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
1657                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
1658
1659         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
1660                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1661                         continue;
1662                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
1663                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
1664                         __mark_reg_unknown(reg);
1665         }
1666 }
1667
1668 static int check_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
1669 {
1670         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
1671         struct bpf_reg_state *regs;
1672         struct bpf_call_arg_meta meta;
1673         bool changes_data;
1674         int i, err;
1675
1676         /* find function prototype */
1677         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
1678                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1679                         func_id);
1680                 return -EINVAL;
1681         }
1682
1683         if (env->ops->get_func_proto)
1684                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id);
1685
1686         if (!fn) {
1687                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
1688                         func_id);
1689                 return -EINVAL;
1690         }
1691
1692         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
1693         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
1694                 verbose(env, "cannot call GPL only function from proprietary program\n");
1695                 return -EINVAL;
1696         }
1697
1698         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
1699         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
1700         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
1701                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
1702                         func_id_name(func_id), func_id);
1703                 return -EINVAL;
1704         }
1705
1706         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
1707         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
1708
1709         /* We only support one arg being in raw mode at the moment, which
1710          * is sufficient for the helper functions we have right now.
1711          */
1712         err = check_raw_mode(fn);
1713         if (err) {
1714                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
1715                         func_id_name(func_id), func_id);
1716                 return err;
1717         }
1718
1719         /* check args */
1720         err = check_func_arg(env, BPF_REG_1, fn->arg1_type, &meta);
1721         if (err)
1722                 return err;
1723         err = check_func_arg(env, BPF_REG_2, fn->arg2_type, &meta);
1724         if (err)
1725                 return err;
1726         err = check_func_arg(env, BPF_REG_3, fn->arg3_type, &meta);
1727         if (err)
1728                 return err;
1729         err = check_func_arg(env, BPF_REG_4, fn->arg4_type, &meta);
1730         if (err)
1731                 return err;
1732         err = check_func_arg(env, BPF_REG_5, fn->arg5_type, &meta);
1733         if (err)
1734                 return err;
1735
1736         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
1737          * is inferred from register state.
1738          */
1739         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
1740                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B, BPF_WRITE, -1);
1741                 if (err)
1742                         return err;
1743         }
1744
1745         regs = cur_regs(env);
1746         /* reset caller saved regs */
1747         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
1748                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
1749                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
1750         }
1751
1752         /* update return register (already marked as written above) */
1753         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
1754                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
1755                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
1756         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
1757                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
1758         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1759                 struct bpf_insn_aux_data *insn_aux;
1760
1761                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
1762                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
1763                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
1764                 regs[BPF_REG_0].off = 0;
1765                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
1766                  * can check 'value_size' boundary of memory access
1767                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
1768                  */
1769                 if (meta.map_ptr == NULL) {
1770                         verbose(env,
1771                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
1772                         return -EINVAL;
1773                 }
1774                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
1775                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
1776                 insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
1777                 if (!insn_aux->map_ptr)
1778                         insn_aux->map_ptr = meta.map_ptr;
1779                 else if (insn_aux->map_ptr != meta.map_ptr)
1780                         insn_aux->map_ptr = BPF_MAP_PTR_POISON;
1781         } else {
1782                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
1783                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
1784                 return -EINVAL;
1785         }
1786
1787         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
1788         if (err)
1789                 return err;
1790
1791         if (changes_data)
1792                 clear_all_pkt_pointers(env);
1793         return 0;
1794 }
1795
1796 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
1797 {
1798         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
1799         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
1800
1801         if (b < 0)
1802                 return res > a;
1803         return res < a;
1804 }
1805
1806 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
1807 {
1808         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
1809         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
1810
1811         if (b < 0)
1812                 return res < a;
1813         return res > a;
1814 }
1815
1816 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
1817  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
1818  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
1819  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
1820  */
1821 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
1822                                    struct bpf_insn *insn,
1823                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
1824                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
1825 {
1826         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg;
1827         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
1828         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
1829             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
1830         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
1831             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
1832         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1833         u32 dst = insn->dst_reg;
1834
1835         dst_reg = &regs[dst];
1836
1837         if (WARN_ON_ONCE(known && (smin_val != smax_val))) {
1838                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1839                 verbose(env,
1840                         "verifier internal error: known but bad sbounds\n");
1841                 return -EINVAL;
1842         }
1843         if (WARN_ON_ONCE(known && (umin_val != umax_val))) {
1844                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
1845                 verbose(env,
1846                         "verifier internal error: known but bad ubounds\n");
1847                 return -EINVAL;
1848         }
1849
1850         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
1851                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
1852                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1853                         verbose(env,
1854                                 "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
1855                                 dst);
1856                 return -EACCES;
1857         }
1858
1859         if (ptr_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
1860                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1861                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL prohibited, null-check it first\n",
1862                                 dst);
1863                 return -EACCES;
1864         }
1865         if (ptr_reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
1866                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1867                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on CONST_PTR_TO_MAP prohibited\n",
1868                                 dst);
1869                 return -EACCES;
1870         }
1871         if (ptr_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
1872                 if (!env->allow_ptr_leaks)
1873                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic on PTR_TO_PACKET_END prohibited\n",
1874                                 dst);
1875                 return -EACCES;
1876         }
1877
1878         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
1879          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
1880          */
1881         dst_reg->type = ptr_reg->type;
1882         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1883
1884         switch (opcode) {
1885         case BPF_ADD:
1886                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
1887                  * the s32 'off' field
1888                  */
1889                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
1890                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
1891                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
1892                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1893                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1894                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1895                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1896                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1897                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
1898                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1899                         break;
1900                 }
1901                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
1902                  * == 0, since it's a scalar.
1903                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
1904                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
1905                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
1906                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
1907                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
1908                  * from ptr_reg.
1909                  */
1910                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
1911                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
1912                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1913                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1914                 } else {
1915                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
1916                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
1917                 }
1918                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
1919                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
1920                         dst_reg->umin_value = 0;
1921                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1922                 } else {
1923                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
1924                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
1925                 }
1926                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1927                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1928                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1929                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1930                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1931                         dst_reg->range = 0;
1932                 }
1933                 break;
1934         case BPF_SUB:
1935                 if (dst_reg == off_reg) {
1936                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
1937                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1938                                 verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
1939                                         dst);
1940                         return -EACCES;
1941                 }
1942                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
1943                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
1944                  * be able to deal with it.
1945                  */
1946                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
1947                         if (!env->allow_ptr_leaks)
1948                                 verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
1949                                         dst);
1950                         return -EACCES;
1951                 }
1952                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
1953                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
1954                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
1955                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
1956                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
1957                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
1958                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
1959                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
1960                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
1961                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
1962                         dst_reg->range = ptr_reg->range;
1963                         break;
1964                 }
1965                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
1966                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
1967                  */
1968                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
1969                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
1970                         /* Overflow possible, we know nothing */
1971                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
1972                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
1973                 } else {
1974                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
1975                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
1976                 }
1977                 if (umin_ptr < umax_val) {
1978                         /* Overflow possible, we know nothing */
1979                         dst_reg->umin_value = 0;
1980                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
1981                 } else {
1982                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
1983                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
1984                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
1985                 }
1986                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
1987                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
1988                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
1989                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
1990                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
1991                         if (smin_val < 0)
1992                                 dst_reg->range = 0;
1993                 }
1994                 break;
1995         case BPF_AND:
1996         case BPF_OR:
1997         case BPF_XOR:
1998                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit for now.
1999                  * (However, in principle we could allow some cases, e.g.
2000                  * ptr &= ~3 which would reduce min_value by 3.)
2001                  */
2002                 if (!env->allow_ptr_leaks)
2003                         verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
2004                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2005                 return -EACCES;
2006         default:
2007                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
2008                 if (!env->allow_ptr_leaks)
2009                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
2010                                 dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2011                 return -EACCES;
2012         }
2013
2014         __update_reg_bounds(dst_reg);
2015         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2016         __reg_bound_offset(dst_reg);
2017         return 0;
2018 }
2019
2020 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
2021  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
2022  * need extra checks in the 32-bit case.
2023  */
2024 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2025                                       struct bpf_insn *insn,
2026                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
2027                                       struct bpf_reg_state src_reg)
2028 {
2029         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2030         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2031         bool src_known, dst_known;
2032         s64 smin_val, smax_val;
2033         u64 umin_val, umax_val;
2034         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
2035
2036         smin_val = src_reg.smin_value;
2037         smax_val = src_reg.smax_value;
2038         umin_val = src_reg.umin_value;
2039         umax_val = src_reg.umax_value;
2040         src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
2041         dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
2042
2043         switch (opcode) {
2044         case BPF_ADD:
2045                 if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
2046                     signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
2047                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2048                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2049                 } else {
2050                         dst_reg->smin_value += smin_val;
2051                         dst_reg->smax_value += smax_val;
2052                 }
2053                 if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
2054                     dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
2055                         dst_reg->umin_value = 0;
2056                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2057                 } else {
2058                         dst_reg->umin_value += umin_val;
2059                         dst_reg->umax_value += umax_val;
2060                 }
2061                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2062                 break;
2063         case BPF_SUB:
2064                 if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
2065                     signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
2066                         /* Overflow possible, we know nothing */
2067                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2068                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2069                 } else {
2070                         dst_reg->smin_value -= smax_val;
2071                         dst_reg->smax_value -= smin_val;
2072                 }
2073                 if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
2074                         /* Overflow possible, we know nothing */
2075                         dst_reg->umin_value = 0;
2076                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2077                 } else {
2078                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
2079                         dst_reg->umin_value -= umax_val;
2080                         dst_reg->umax_value -= umin_val;
2081                 }
2082                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2083                 break;
2084         case BPF_MUL:
2085                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2086                 if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
2087                         /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
2088                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2089                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2090                         break;
2091                 }
2092                 /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
2093                  * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
2094                  */
2095                 if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
2096                         /* Potential overflow, we know nothing */
2097                         __mark_reg_unbounded(dst_reg);
2098                         /* (except what we can learn from the var_off) */
2099                         __update_reg_bounds(dst_reg);
2100                         break;
2101                 }
2102                 dst_reg->umin_value *= umin_val;
2103                 dst_reg->umax_value *= umax_val;
2104                 if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
2105                         /* Overflow possible, we know nothing */
2106                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2107                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2108                 } else {
2109                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2110                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2111                 }
2112                 break;
2113         case BPF_AND:
2114                 if (src_known && dst_known) {
2115                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
2116                                                   src_reg.var_off.value);
2117                         break;
2118                 }
2119                 /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
2120                  * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
2121                  */
2122                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2123                 dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
2124                 dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
2125                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2126                         /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
2127                          * ain't nobody got time for that.
2128                          */
2129                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2130                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2131                 } else {
2132                         /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
2133                          * cast result into s64.
2134                          */
2135                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2136                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2137                 }
2138                 /* We may learn something more from the var_off */
2139                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2140                 break;
2141         case BPF_OR:
2142                 if (src_known && dst_known) {
2143                         __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
2144                                                   src_reg.var_off.value);
2145                         break;
2146                 }
2147                 /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
2148                  * maximum of the operands' minima
2149                  */
2150                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
2151                 dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
2152                 dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value |
2153                                       dst_reg->var_off.mask;
2154                 if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
2155                         /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
2156                          * ain't nobody got time for that.
2157                          */
2158                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2159                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2160                 } else {
2161                         /* ORing two positives gives a positive, so safe to
2162                          * cast result into s64.
2163                          */
2164                         dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
2165                         dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
2166                 }
2167                 /* We may learn something more from the var_off */
2168                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2169                 break;
2170         case BPF_LSH:
2171                 if (umax_val >= insn_bitness) {
2172                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
2173                          * This includes shifts by a negative number.
2174                          */
2175                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2176                         break;
2177                 }
2178                 /* We lose all sign bit information (except what we can pick
2179                  * up from var_off)
2180                  */
2181                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2182                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2183                 /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
2184                 if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
2185                         dst_reg->umin_value = 0;
2186                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
2187                 } else {
2188                         dst_reg->umin_value <<= umin_val;
2189                         dst_reg->umax_value <<= umax_val;
2190                 }
2191                 if (src_known)
2192                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
2193                 else
2194                         dst_reg->var_off = tnum_lshift(tnum_unknown, umin_val);
2195                 /* We may learn something more from the var_off */
2196                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2197                 break;
2198         case BPF_RSH:
2199                 if (umax_val >= insn_bitness) {
2200                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
2201                          * This includes shifts by a negative number.
2202                          */
2203                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2204                         break;
2205                 }
2206                 /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
2207                  * be negative, then either:
2208                  * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
2209                  *    unknown, so we lose our signed bounds
2210                  * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
2211                  *    signed bounds
2212                  * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
2213                  *    about the result
2214                  * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
2215                  * unsigned bounts capture the signed bounds.
2216                  * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
2217                  * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
2218                  * var_off of the result.
2219                  */
2220                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
2221                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
2222                 if (src_known)
2223                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off,
2224                                                        umin_val);
2225                 else
2226                         dst_reg->var_off = tnum_rshift(tnum_unknown, umin_val);
2227                 dst_reg->umin_value >>= umax_val;
2228                 dst_reg->umax_value >>= umin_val;
2229                 /* We may learn something more from the var_off */
2230                 __update_reg_bounds(dst_reg);
2231                 break;
2232         default:
2233                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2234                 break;
2235         }
2236
2237         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
2238                 /* 32-bit ALU ops are (32,32)->32 */
2239                 coerce_reg_to_size(dst_reg, 4);
2240                 coerce_reg_to_size(&src_reg, 4);
2241         }
2242
2243         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2244         __reg_bound_offset(dst_reg);
2245         return 0;
2246 }
2247
2248 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
2249  * and var_off.
2250  */
2251 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
2252                                    struct bpf_insn *insn)
2253 {
2254         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *dst_reg, *src_reg;
2255         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
2256         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2257         int rc;
2258
2259         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2260         src_reg = NULL;
2261         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
2262                 ptr_reg = dst_reg;
2263         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2264                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
2265                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2266                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
2267                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
2268                                  * an arbitrary scalar.
2269                                  */
2270                                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2271                                         verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
2272                                                 insn->dst_reg,
2273                                                 bpf_alu_string[opcode >> 4]);
2274                                         return -EACCES;
2275                                 }
2276                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2277                                 return 0;
2278                         } else {
2279                                 /* scalar += pointer
2280                                  * This is legal, but we have to reverse our
2281                                  * src/dest handling in computing the range
2282                                  */
2283                                 rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2284                                                              src_reg, dst_reg);
2285                                 if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2286                                         /* scalar += unknown scalar */
2287                                         __mark_reg_unknown(&off_reg);
2288                                         return adjust_scalar_min_max_vals(
2289                                                         env, insn,
2290                                                         dst_reg, off_reg);
2291                                 }
2292                                 return rc;
2293                         }
2294                 } else if (ptr_reg) {
2295                         /* pointer += scalar */
2296                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2297                                                      dst_reg, src_reg);
2298                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2299                                 /* unknown scalar += scalar */
2300                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2301                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2302                                                 env, insn, dst_reg, *src_reg);
2303                         }
2304                         return rc;
2305                 }
2306         } else {
2307                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
2308                  * need to be able to read from this state.
2309                  */
2310                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
2311                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
2312                 src_reg = &off_reg;
2313                 if (ptr_reg) { /* pointer += K */
2314                         rc = adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
2315                                                      ptr_reg, src_reg);
2316                         if (rc == -EACCES && env->allow_ptr_leaks) {
2317                                 /* unknown scalar += K */
2318                                 __mark_reg_unknown(dst_reg);
2319                                 return adjust_scalar_min_max_vals(
2320                                                 env, insn, dst_reg, off_reg);
2321                         }
2322                         return rc;
2323                 }
2324         }
2325
2326         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
2327         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
2328                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2329                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
2330                 return -EINVAL;
2331         }
2332         if (WARN_ON(!src_reg)) {
2333                 print_verifier_state(env, env->cur_state);
2334                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
2335                 return -EINVAL;
2336         }
2337         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
2338 }
2339
2340 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
2341 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
2342 {
2343         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2344         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2345         int err;
2346
2347         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
2348                 if (opcode == BPF_NEG) {
2349                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
2350                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
2351                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
2352                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
2353                                 return -EINVAL;
2354                         }
2355                 } else {
2356                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
2357                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
2358                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2359                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
2360                                 return -EINVAL;
2361                         }
2362                 }
2363
2364                 /* check src operand */
2365                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2366                 if (err)
2367                         return err;
2368
2369                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
2370                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
2371                                 insn->dst_reg);
2372                         return -EACCES;
2373                 }
2374
2375                 /* check dest operand */
2376                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2377                 if (err)
2378                         return err;
2379
2380         } else if (opcode == BPF_MOV) {
2381
2382                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2383                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2384                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2385                                 return -EINVAL;
2386                         }
2387
2388                         /* check src operand */
2389                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2390                         if (err)
2391                                 return err;
2392                 } else {
2393                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2394                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
2395                                 return -EINVAL;
2396                         }
2397                 }
2398
2399                 /* check dest operand */
2400                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
2401                 if (err)
2402                         return err;
2403
2404                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2405                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2406                                 /* case: R1 = R2
2407                                  * copy register state to dest reg
2408                                  */
2409                                 regs[insn->dst_reg] = regs[insn->src_reg];
2410                                 regs[insn->dst_reg].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2411                         } else {
2412                                 /* R1 = (u32) R2 */
2413                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2414                                         verbose(env,
2415                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
2416                                                 insn->src_reg);
2417                                         return -EACCES;
2418                                 }
2419                                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
2420                                 coerce_reg_to_size(&regs[insn->dst_reg], 4);
2421                         }
2422                 } else {
2423                         /* case: R = imm
2424                          * remember the value we stored into this reg
2425                          */
2426                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
2427                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
2428                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
2429                                                  insn->imm);
2430                         } else {
2431                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
2432                                                  (u32)insn->imm);
2433                         }
2434                 }
2435
2436         } else if (opcode > BPF_END) {
2437                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
2438                 return -EINVAL;
2439
2440         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
2441
2442                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2443                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
2444                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2445                                 return -EINVAL;
2446                         }
2447                         /* check src1 operand */
2448                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2449                         if (err)
2450                                 return err;
2451                 } else {
2452                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
2453                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
2454                                 return -EINVAL;
2455                         }
2456                 }
2457
2458                 /* check src2 operand */
2459                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2460                 if (err)
2461                         return err;
2462
2463                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
2464                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
2465                         verbose(env, "div by zero\n");
2466                         return -EINVAL;
2467                 }
2468
2469                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
2470                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
2471                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
2472
2473                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
2474                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
2475                                 return -EINVAL;
2476                         }
2477                 }
2478
2479                 /* check dest operand */
2480                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
2481                 if (err)
2482                         return err;
2483
2484                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
2485         }
2486
2487         return 0;
2488 }
2489
2490 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *state,
2491                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2492                                    enum bpf_reg_type type,
2493                                    bool range_right_open)
2494 {
2495         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
2496         u16 new_range;
2497         int i;
2498
2499         if (dst_reg->off < 0 ||
2500             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
2501                 /* This doesn't give us any range */
2502                 return;
2503
2504         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
2505             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
2506                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
2507                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
2508                  */
2509                 return;
2510
2511         new_range = dst_reg->off;
2512         if (range_right_open)
2513                 new_range--;
2514
2515         /* Examples for register markings:
2516          *
2517          * pkt_data in dst register:
2518          *
2519          *   r2 = r3;
2520          *   r2 += 8;
2521          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
2522          *   <access okay>
2523          *
2524          *   r2 = r3;
2525          *   r2 += 8;
2526          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
2527          *   <handle exception>
2528          *
2529          *   Where:
2530          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
2531          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2532          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2533          *
2534          * pkt_data in src register:
2535          *
2536          *   r2 = r3;
2537          *   r2 += 8;
2538          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
2539          *   <handle exception>
2540          *
2541          *   r2 = r3;
2542          *   r2 += 8;
2543          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
2544          *   <access okay>
2545          *
2546          *   Where:
2547          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
2548          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
2549          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
2550          *
2551          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
2552          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
2553          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
2554          * the check.
2555          */
2556
2557         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
2558          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
2559          * the range won't allow anything.
2560          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
2561          */
2562         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2563                 if (regs[i].type == type && regs[i].id == dst_reg->id)
2564                         /* keep the maximum range already checked */
2565                         regs[i].range = max(regs[i].range, new_range);
2566
2567         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2568                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2569                         continue;
2570                 reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
2571                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
2572                         reg->range = max(reg->range, new_range);
2573         }
2574 }
2575
2576 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
2577  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
2578  * simply doing a BPF_K check.
2579  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
2580  */
2581 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
2582                             struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2583                             u8 opcode)
2584 {
2585         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
2586          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
2587          * the same object, but we don't bother with that.
2588          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
2589          * only need to check one of them for pointerness.
2590          */
2591         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2592                 return;
2593
2594         switch (opcode) {
2595         case BPF_JEQ:
2596                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2597                  * true then we know for sure.
2598                  */
2599                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2600                 break;
2601         case BPF_JNE:
2602                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2603                  * we know the value for sure;
2604                  */
2605                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2606                 break;
2607         case BPF_JGT:
2608                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2609                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2610                 break;
2611         case BPF_JSGT:
2612                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2613                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2614                 break;
2615         case BPF_JLT:
2616                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2617                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2618                 break;
2619         case BPF_JSLT:
2620                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2621                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2622                 break;
2623         case BPF_JGE:
2624                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2625                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2626                 break;
2627         case BPF_JSGE:
2628                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2629                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2630                 break;
2631         case BPF_JLE:
2632                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2633                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2634                 break;
2635         case BPF_JSLE:
2636                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2637                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2638                 break;
2639         default:
2640                 break;
2641         }
2642
2643         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2644         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2645         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2646         __reg_bound_offset(false_reg);
2647         __reg_bound_offset(true_reg);
2648         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2649          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2650          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2651          */
2652         __update_reg_bounds(false_reg);
2653         __update_reg_bounds(true_reg);
2654 }
2655
2656 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
2657  * the variable reg.
2658  */
2659 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
2660                                 struct bpf_reg_state *false_reg, u64 val,
2661                                 u8 opcode)
2662 {
2663         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
2664                 return;
2665
2666         switch (opcode) {
2667         case BPF_JEQ:
2668                 /* If this is false then we know nothing Jon Snow, but if it is
2669                  * true then we know for sure.
2670                  */
2671                 __mark_reg_known(true_reg, val);
2672                 break;
2673         case BPF_JNE:
2674                 /* If this is true we know nothing Jon Snow, but if it is false
2675                  * we know the value for sure;
2676                  */
2677                 __mark_reg_known(false_reg, val);
2678                 break;
2679         case BPF_JGT:
2680                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val - 1);
2681                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val);
2682                 break;
2683         case BPF_JSGT:
2684                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val - 1);
2685                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val);
2686                 break;
2687         case BPF_JLT:
2688                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val + 1);
2689                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val);
2690                 break;
2691         case BPF_JSLT:
2692                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val + 1);
2693                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val);
2694                 break;
2695         case BPF_JGE:
2696                 true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, val);
2697                 false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, val + 1);
2698                 break;
2699         case BPF_JSGE:
2700                 true_reg->smax_value = min_t(s64, true_reg->smax_value, val);
2701                 false_reg->smin_value = max_t(s64, false_reg->smin_value, val + 1);
2702                 break;
2703         case BPF_JLE:
2704                 true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, val);
2705                 false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, val - 1);
2706                 break;
2707         case BPF_JSLE:
2708                 true_reg->smin_value = max_t(s64, true_reg->smin_value, val);
2709                 false_reg->smax_value = min_t(s64, false_reg->smax_value, val - 1);
2710                 break;
2711         default:
2712                 break;
2713         }
2714
2715         __reg_deduce_bounds(false_reg);
2716         __reg_deduce_bounds(true_reg);
2717         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2718         __reg_bound_offset(false_reg);
2719         __reg_bound_offset(true_reg);
2720         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2721          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2722          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2723          */
2724         __update_reg_bounds(false_reg);
2725         __update_reg_bounds(true_reg);
2726 }
2727
2728 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
2729 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
2730                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
2731 {
2732         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
2733                                                         dst_reg->umin_value);
2734         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
2735                                                         dst_reg->umax_value);
2736         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
2737                                                         dst_reg->smin_value);
2738         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
2739                                                         dst_reg->smax_value);
2740         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
2741                                                              dst_reg->var_off);
2742         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
2743         __update_reg_bounds(src_reg);
2744         __update_reg_bounds(dst_reg);
2745         /* We might have learned something about the sign bit. */
2746         __reg_deduce_bounds(src_reg);
2747         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
2748         /* We might have learned some bits from the bounds. */
2749         __reg_bound_offset(src_reg);
2750         __reg_bound_offset(dst_reg);
2751         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
2752          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
2753          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
2754          */
2755         __update_reg_bounds(src_reg);
2756         __update_reg_bounds(dst_reg);
2757 }
2758
2759 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
2760                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
2761                                 struct bpf_reg_state *false_src,
2762                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
2763                                 u8 opcode)
2764 {
2765         switch (opcode) {
2766         case BPF_JEQ:
2767                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
2768                 break;
2769         case BPF_JNE:
2770                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
2771                 break;
2772         }
2773 }
2774
2775 static void mark_map_reg(struct bpf_reg_state *regs, u32 regno, u32 id,
2776                          bool is_null)
2777 {
2778         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2779
2780         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL && reg->id == id) {
2781                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
2782                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
2783                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
2784                  */
2785                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
2786                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
2787                                  reg->off)) {
2788                         __mark_reg_known_zero(reg);
2789                         reg->off = 0;
2790                 }
2791                 if (is_null) {
2792                         reg->type = SCALAR_VALUE;
2793                 } else if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
2794                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
2795                         reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
2796                 } else {
2797                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
2798                 }
2799                 /* We don't need id from this point onwards anymore, thus we
2800                  * should better reset it, so that state pruning has chances
2801                  * to take effect.
2802                  */
2803                 reg->id = 0;
2804         }
2805 }
2806
2807 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
2808  * be folded together at some point.
2809  */
2810 static void mark_map_regs(struct bpf_verifier_state *state, u32 regno,
2811                           bool is_null)
2812 {
2813         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
2814         u32 id = regs[regno].id;
2815         int i;
2816
2817         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
2818                 mark_map_reg(regs, i, id, is_null);
2819
2820         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
2821                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2822                         continue;
2823                 mark_map_reg(&state->stack[i].spilled_ptr, 0, id, is_null);
2824         }
2825 }
2826
2827 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
2828                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
2829                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
2830                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
2831                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
2832 {
2833         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
2834                 return false;
2835
2836         switch (BPF_OP(insn->code)) {
2837         case BPF_JGT:
2838                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2839                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2840                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2841                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2842                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
2843                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2844                                                dst_reg->type, false);
2845                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2846                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2847                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2848                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2849                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
2850                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
2851                                                src_reg->type, true);
2852                 } else {
2853                         return false;
2854                 }
2855                 break;
2856         case BPF_JLT:
2857                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2858                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2859                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2860                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2861                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
2862                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2863                                                dst_reg->type, true);
2864                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2865                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2866                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2867                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2868                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
2869                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
2870                                                src_reg->type, false);
2871                 } else {
2872                         return false;
2873                 }
2874                 break;
2875         case BPF_JGE:
2876                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2877                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2878                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2879                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2880                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
2881                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
2882                                                dst_reg->type, true);
2883                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2884                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2885                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2886                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2887                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
2888                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
2889                                                src_reg->type, false);
2890                 } else {
2891                         return false;
2892                 }
2893                 break;
2894         case BPF_JLE:
2895                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
2896                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
2897                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
2898                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
2899                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
2900                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
2901                                                dst_reg->type, false);
2902                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
2903                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
2904                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
2905                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
2906                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
2907                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
2908                                                src_reg->type, true);
2909                 } else {
2910                         return false;
2911                 }
2912                 break;
2913         default:
2914                 return false;
2915         }
2916
2917         return true;
2918 }
2919
2920 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
2921                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
2922 {
2923         struct bpf_verifier_state *other_branch, *this_branch = env->cur_state;
2924         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->regs, *dst_reg;
2925         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2926         int err;
2927
2928         if (opcode > BPF_JSLE) {
2929                 verbose(env, "invalid BPF_JMP opcode %x\n", opcode);
2930                 return -EINVAL;
2931         }
2932
2933         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2934                 if (insn->imm != 0) {
2935                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2936                         return -EINVAL;
2937                 }
2938
2939                 /* check src1 operand */
2940                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
2941                 if (err)
2942                         return err;
2943
2944                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
2945                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
2946                                 insn->src_reg);
2947                         return -EACCES;
2948                 }
2949         } else {
2950                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
2951                         verbose(env, "BPF_JMP uses reserved fields\n");
2952                         return -EINVAL;
2953                 }
2954         }
2955
2956         /* check src2 operand */
2957         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
2958         if (err)
2959                 return err;
2960
2961         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
2962
2963         /* detect if R == 0 where R was initialized to zero earlier */
2964         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
2965             (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
2966             dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2967             tnum_equals_const(dst_reg->var_off, insn->imm)) {
2968                 if (opcode == BPF_JEQ) {
2969                         /* if (imm == imm) goto pc+off;
2970                          * only follow the goto, ignore fall-through
2971                          */
2972                         *insn_idx += insn->off;
2973                         return 0;
2974                 } else {
2975                         /* if (imm != imm) goto pc+off;
2976                          * only follow fall-through branch, since
2977                          * that's where the program will go
2978                          */
2979                         return 0;
2980                 }
2981         }
2982
2983         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx);
2984         if (!other_branch)
2985                 return -EFAULT;
2986
2987         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
2988          * our min/max values for our dst register.
2989          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
2990          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
2991          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
2992          * comparable.
2993          */
2994         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2995                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
2996                     regs[insn->src_reg].type == SCALAR_VALUE) {
2997                         if (tnum_is_const(regs[insn->src_reg].var_off))
2998                                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
2999                                                 dst_reg, regs[insn->src_reg].var_off.value,
3000                                                 opcode);
3001                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off))
3002                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch->regs[insn->src_reg],
3003                                                     &regs[insn->src_reg],
3004                                                     dst_reg->var_off.value, opcode);
3005                         else if (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE)
3006                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
3007                                 reg_combine_min_max(&other_branch->regs[insn->src_reg],
3008                                                     &other_branch->regs[insn->dst_reg],
3009                                                     &regs[insn->src_reg],
3010                                                     &regs[insn->dst_reg], opcode);
3011                 }
3012         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
3013                 reg_set_min_max(&other_branch->regs[insn->dst_reg],
3014                                         dst_reg, insn->imm, opcode);
3015         }
3016
3017         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem() */
3018         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
3019             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
3020             dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3021                 /* Mark all identical map registers in each branch as either
3022                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
3023                  */
3024                 mark_map_regs(this_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JNE);
3025                 mark_map_regs(other_branch, insn->dst_reg, opcode == BPF_JEQ);
3026         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
3027                                            this_branch, other_branch) &&
3028                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
3029                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
3030                         insn->dst_reg);
3031                 return -EACCES;
3032         }
3033         if (env->log.level)
3034                 print_verifier_state(env, this_branch);
3035         return 0;
3036 }
3037
3038 /* return the map pointer stored inside BPF_LD_IMM64 instruction */
3039 static struct bpf_map *ld_imm64_to_map_ptr(struct bpf_insn *insn)
3040 {
3041         u64 imm64 = ((u64) (u32) insn[0].imm) | ((u64) (u32) insn[1].imm) << 32;
3042
3043         return (struct bpf_map *) (unsigned long) imm64;
3044 }
3045
3046 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
3047 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3048 {
3049         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3050         int err;
3051
3052         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
3053                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
3054                 return -EINVAL;
3055         }
3056         if (insn->off != 0) {
3057                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
3058                 return -EINVAL;
3059         }
3060
3061         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
3062         if (err)
3063                 return err;
3064
3065         if (insn->src_reg == 0) {
3066                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
3067
3068                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
3069                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
3070                 return 0;
3071         }
3072
3073         /* replace_map_fd_with_map_ptr() should have caught bad ld_imm64 */
3074         BUG_ON(insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD);
3075
3076         regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
3077         regs[insn->dst_reg].map_ptr = ld_imm64_to_map_ptr(insn);
3078         return 0;
3079 }
3080
3081 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
3082 {
3083         switch (type) {
3084         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
3085         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3086         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3087                 return true;
3088         default:
3089                 return false;
3090         }
3091 }
3092
3093 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
3094  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
3095  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
3096  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
3097  *
3098  * Implicit input:
3099  *   ctx == skb == R6 == CTX
3100  *
3101  * Explicit input:
3102  *   SRC == any register
3103  *   IMM == 32-bit immediate
3104  *
3105  * Output:
3106  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
3107  */
3108 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
3109 {
3110         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3111         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
3112         int i, err;
3113
3114         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
3115                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
3116                 return -EINVAL;
3117         }
3118
3119         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
3120             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
3121             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
3122                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
3123                 return -EINVAL;
3124         }
3125
3126         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
3127         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_6, SRC_OP);
3128         if (err)
3129                 return err;
3130
3131         if (regs[BPF_REG_6].type != PTR_TO_CTX) {
3132                 verbose(env,
3133                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
3134                 return -EINVAL;
3135         }
3136
3137         if (mode == BPF_IND) {
3138                 /* check explicit source operand */
3139                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3140                 if (err)
3141                         return err;
3142         }
3143
3144         /* reset caller saved regs to unreadable */
3145         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
3146                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
3147                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
3148         }
3149
3150         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
3151          * the value fetched from the packet.
3152          * Already marked as written above.
3153          */
3154         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
3155         return 0;
3156 }
3157
3158 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
3159 {
3160         struct bpf_reg_state *reg;
3161         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
3162
3163         switch (env->prog->type) {
3164         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3165         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
3166         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
3167         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
3168                 break;
3169         default:
3170                 return 0;
3171         }
3172
3173         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
3174         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
3175                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
3176                         reg_type_str[reg->type]);
3177                 return -EINVAL;
3178         }
3179
3180         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
3181                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
3182                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
3183                         char tn_buf[48];
3184
3185                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3186                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
3187                 } else {
3188                         verbose(env, "has unknown scalar value");
3189                 }
3190                 verbose(env, " should have been 0 or 1\n");
3191                 return -EINVAL;
3192         }
3193         return 0;
3194 }
3195
3196 /* non-recursive DFS pseudo code
3197  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
3198  * 2      label v as discovered
3199  * 3      let S be a stack
3200  * 4      S.push(v)
3201  * 5      while S is not empty
3202  * 6            t <- S.pop()
3203  * 7            if t is what we're looking for:
3204  * 8                return t
3205  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
3206  * 10               if edge e is already labelled
3207  * 11                   continue with the next edge
3208  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
3209  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
3210  * 14                   label e as tree-edge
3211  * 15                   label w as discovered
3212  * 16                   S.push(w)
3213  * 17                   continue at 5
3214  * 18               else if vertex w is discovered
3215  * 19                   label e as back-edge
3216  * 20               else
3217  * 21                   // vertex w is explored
3218  * 22                   label e as forward- or cross-edge
3219  * 23           label t as explored
3220  * 24           S.pop()
3221  *
3222  * convention:
3223  * 0x10 - discovered
3224  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
3225  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
3226  * 0x20 - explored
3227  */
3228
3229 enum {
3230         DISCOVERED = 0x10,
3231         EXPLORED = 0x20,
3232         FALLTHROUGH = 1,
3233         BRANCH = 2,
3234 };
3235
3236 #define STATE_LIST_MARK ((struct bpf_verifier_state_list *) -1L)
3237
3238 static int *insn_stack; /* stack of insns to process */
3239 static int cur_stack;   /* current stack index */
3240 static int *insn_state;
3241
3242 /* t, w, e - match pseudo-code above:
3243  * t - index of current instruction
3244  * w - next instruction
3245  * e - edge
3246  */
3247 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env)
3248 {
3249         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
3250                 return 0;
3251
3252         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
3253                 return 0;
3254
3255         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
3256                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
3257                 return -EINVAL;
3258         }
3259
3260         if (e == BRANCH)
3261                 /* mark branch target for state pruning */
3262                 env->explored_states[w] = STATE_LIST_MARK;
3263
3264         if (insn_state[w] == 0) {
3265                 /* tree-edge */
3266                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3267                 insn_state[w] = DISCOVERED;
3268                 if (cur_stack >= env->prog->len)
3269                         return -E2BIG;
3270                 insn_stack[cur_stack++] = w;
3271                 return 1;
3272         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
3273                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
3274                 return -EINVAL;
3275         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
3276                 /* forward- or cross-edge */
3277                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
3278         } else {
3279                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
3280                 return -EFAULT;
3281         }
3282         return 0;
3283 }
3284
3285 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
3286  * loop == back-edge in directed graph
3287  */
3288 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
3289 {
3290         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3291         int insn_cnt = env->prog->len;
3292         int ret = 0;
3293         int i, t;
3294
3295         insn_state = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3296         if (!insn_state)
3297                 return -ENOMEM;
3298
3299         insn_stack = kcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
3300         if (!insn_stack) {
3301                 kfree(insn_state);
3302                 return -ENOMEM;
3303         }
3304
3305         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
3306         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
3307         cur_stack = 1;
3308
3309 peek_stack:
3310         if (cur_stack == 0)
3311                 goto check_state;
3312         t = insn_stack[cur_stack - 1];
3313
3314         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP) {
3315                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
3316
3317                 if (opcode == BPF_EXIT) {
3318                         goto mark_explored;
3319                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
3320                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3321                         if (ret == 1)
3322                                 goto peek_stack;
3323                         else if (ret < 0)
3324                                 goto err_free;
3325                         if (t + 1 < insn_cnt)
3326                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3327                 } else if (opcode == BPF_JA) {
3328                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
3329                                 ret = -EINVAL;
3330                                 goto err_free;
3331                         }
3332                         /* unconditional jump with single edge */
3333                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
3334                                         FALLTHROUGH, env);
3335                         if (ret == 1)
3336                                 goto peek_stack;
3337                         else if (ret < 0)
3338                                 goto err_free;
3339                         /* tell verifier to check for equivalent states
3340                          * after every call and jump
3341                          */
3342                         if (t + 1 < insn_cnt)
3343                                 env->explored_states[t + 1] = STATE_LIST_MARK;
3344                 } else {
3345                         /* conditional jump with two edges */
3346                         env->explored_states[t] = STATE_LIST_MARK;
3347                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3348                         if (ret == 1)
3349                                 goto peek_stack;
3350                         else if (ret < 0)
3351                                 goto err_free;
3352
3353                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env);
3354                         if (ret == 1)
3355                                 goto peek_stack;
3356                         else if (ret < 0)
3357                                 goto err_free;
3358                 }
3359         } else {
3360                 /* all other non-branch instructions with single
3361                  * fall-through edge
3362                  */
3363                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env);
3364                 if (ret == 1)
3365                         goto peek_stack;
3366                 else if (ret < 0)
3367                         goto err_free;
3368         }
3369
3370 mark_explored:
3371         insn_state[t] = EXPLORED;
3372         if (cur_stack-- <= 0) {
3373                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
3374                 ret = -EFAULT;
3375                 goto err_free;
3376         }
3377         goto peek_stack;
3378
3379 check_state:
3380         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
3381                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
3382                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
3383                         ret = -EINVAL;
3384                         goto err_free;
3385                 }
3386         }
3387         ret = 0; /* cfg looks good */
3388
3389 err_free:
3390         kfree(insn_state);
3391         kfree(insn_stack);
3392         return ret;
3393 }
3394
3395 /* check %cur's range satisfies %old's */
3396 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
3397                          struct bpf_reg_state *cur)
3398 {
3399         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
3400                old->umax_value >= cur->umax_value &&
3401                old->smin_value <= cur->smin_value &&
3402                old->smax_value >= cur->smax_value;
3403 }
3404
3405 /* Maximum number of register states that can exist at once */
3406 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
3407 struct idpair {
3408         u32 old;
3409         u32 cur;
3410 };
3411
3412 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
3413  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
3414  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
3415  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
3416  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
3417  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
3418  * that.
3419  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
3420  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
3421  */
3422 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
3423 {
3424         unsigned int i;
3425
3426         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
3427                 if (!idmap[i].old) {
3428                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
3429                         idmap[i].old = old_id;
3430                         idmap[i].cur = cur_id;
3431                         return true;
3432                 }
3433                 if (idmap[i].old == old_id)
3434                         return idmap[i].cur == cur_id;
3435         }
3436         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
3437         WARN_ON_ONCE(1);
3438         return false;
3439 }
3440
3441 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
3442 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
3443                     struct idpair *idmap)
3444 {
3445         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
3446                 /* explored state didn't use this */
3447                 return true;
3448
3449         if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, live)) == 0)
3450                 return true;
3451
3452         if (rold->type == NOT_INIT)
3453                 /* explored state can't have used this */
3454                 return true;
3455         if (rcur->type == NOT_INIT)
3456                 return false;
3457         switch (rold->type) {
3458         case SCALAR_VALUE:
3459                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
3460                         /* new val must satisfy old val knowledge */
3461                         return range_within(rold, rcur) &&
3462                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3463                 } else {
3464                         /* if we knew anything about the old value, we're not
3465                          * equal, because we can't know anything about the
3466                          * scalar value of the pointer in the new value.
3467                          */
3468                         return rold->umin_value == 0 &&
3469                                rold->umax_value == U64_MAX &&
3470                                rold->smin_value == S64_MIN &&
3471                                rold->smax_value == S64_MAX &&
3472                                tnum_is_unknown(rold->var_off);
3473                 }
3474         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3475                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
3476                  * everything else matches, we are OK.
3477                  * We don't care about the 'id' value, because nothing
3478                  * uses it for PTR_TO_MAP_VALUE (only for ..._OR_NULL)
3479                  */
3480                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
3481                        range_within(rold, rcur) &&
3482                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3483         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
3484                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
3485                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
3486                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
3487                  * checked, doing so could have affected others with the same
3488                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
3489                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
3490                  */
3491                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3492                         return false;
3493                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
3494                         return false;
3495                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
3496                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
3497         case PTR_TO_PACKET_META:
3498         case PTR_TO_PACKET:
3499                 if (rcur->type != rold->type)
3500                         return false;
3501                 /* We must have at least as much range as the old ptr
3502                  * did, so that any accesses which were safe before are
3503                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
3504                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
3505                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
3506                  */
3507                 if (rold->range > rcur->range)
3508                         return false;
3509                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
3510                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
3511                  */
3512                 if (rold->off != rcur->off)
3513                         return false;
3514                 /* id relations must be preserved */
3515                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
3516                         return false;
3517                 /* new val must satisfy old val knowledge */
3518                 return range_within(rold, rcur) &&
3519                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
3520         case PTR_TO_CTX:
3521         case CONST_PTR_TO_MAP:
3522         case PTR_TO_STACK:
3523         case PTR_TO_PACKET_END:
3524                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
3525                  * would have accepted
3526                  */
3527         default:
3528                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
3529                 return false;
3530         }
3531
3532         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
3533         WARN_ON_ONCE(1);
3534         return false;
3535 }
3536
3537 static bool stacksafe(struct bpf_verifier_state *old,
3538                       struct bpf_verifier_state *cur,
3539                       struct idpair *idmap)
3540 {
3541         int i, spi;
3542
3543         /* if explored stack has more populated slots than current stack
3544          * such stacks are not equivalent
3545          */
3546         if (old->allocated_stack > cur->allocated_stack)
3547                 return false;
3548
3549         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
3550          * slots in the current stack, since explored(safe) state
3551          * didn't use them
3552          */
3553         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
3554                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
3555
3556                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
3557                         continue;
3558                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
3559                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
3560                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
3561                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
3562                          * this verifier states are not equivalent,
3563                          * return false to continue verification of this path
3564                          */
3565                         return false;
3566                 if (i % BPF_REG_SIZE)
3567                         continue;
3568                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3569                         continue;
3570                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
3571                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
3572                              idmap))
3573                         /* when explored and current stack slot are both storing
3574                          * spilled registers, check that stored pointers types
3575                          * are the same as well.
3576                          * Ex: explored safe path could have stored
3577                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
3578                          * but current path has stored:
3579                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
3580                          * such verifier states are not equivalent.
3581                          * return false to continue verification of this path
3582                          */
3583                         return false;
3584         }
3585         return true;
3586 }
3587
3588 /* compare two verifier states
3589  *
3590  * all states stored in state_list are known to be valid, since
3591  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
3592  *
3593  * this function is called when verifier exploring different branches of
3594  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
3595  * more strict register state and more strict stack state then this execution
3596  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
3597  * concluded that more strict state leads to valid finish.
3598  *
3599  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
3600  * and explored stack state is more conservative than the current one.
3601  * Example:
3602  *       explored                   current
3603  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
3604  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
3605  *
3606  * In other words if current stack state (one being explored) has more
3607  * valid slots than old one that already passed validation, it means
3608  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
3609  *
3610  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
3611  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
3612  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
3613  */
3614 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
3615                          struct bpf_verifier_state *old,
3616                          struct bpf_verifier_state *cur)
3617 {
3618         struct idpair *idmap;
3619         bool ret = false;
3620         int i;
3621
3622         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
3623         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
3624         if (!idmap)
3625                 return false;
3626
3627         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
3628                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
3629                         goto out_free;
3630         }
3631
3632         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
3633                 goto out_free;
3634         ret = true;
3635 out_free:
3636         kfree(idmap);
3637         return ret;
3638 }
3639
3640 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
3641  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at a
3642  * jump target (in the first iteration of the propagate_liveness() loop),
3643  * we didn't arrive by the straight-line code, so read marks in state must
3644  * propagate to parent regardless of state's write marks.
3645  */
3646 static bool do_propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3647                                   struct bpf_verifier_state *parent)
3648 {
3649         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
3650         bool touched = false; /* any changes made? */
3651         int i;
3652
3653         if (!parent)
3654                 return touched;
3655         /* Propagate read liveness of registers... */
3656         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
3657         /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
3658         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
3659                 if (parent->regs[i].live & REG_LIVE_READ)
3660                         continue;
3661                 if (writes && (state->regs[i].live & REG_LIVE_WRITTEN))
3662                         continue;
3663                 if (state->regs[i].live & REG_LIVE_READ) {
3664                         parent->regs[i].live |= REG_LIVE_READ;
3665                         touched = true;
3666                 }
3667         }
3668         /* ... and stack slots */
3669         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
3670                     i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
3671                 if (parent->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3672                         continue;
3673                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
3674                         continue;
3675                 if (parent->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)
3676                         continue;
3677                 if (writes &&
3678                     (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_WRITTEN))
3679                         continue;
3680                 if (state->stack[i].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ) {
3681                         parent->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_READ;
3682                         touched = true;
3683                 }
3684         }
3685         return touched;
3686 }
3687
3688 /* "parent" is "a state from which we reach the current state", but initially
3689  * it is not the state->parent (i.e. "the state whose straight-line code leads
3690  * to the current state"), instead it is the state that happened to arrive at
3691  * a (prunable) equivalent of the current state.  See comment above
3692  * do_propagate_liveness() for consequences of this.
3693  * This function is just a more efficient way of calling mark_reg_read() or
3694  * mark_stack_slot_read() on each reg in "parent" that is read in "state",
3695  * though it requires that parent != state->parent in the call arguments.
3696  */
3697 static void propagate_liveness(const struct bpf_verifier_state *state,
3698                                struct bpf_verifier_state *parent)
3699 {
3700         while (do_propagate_liveness(state, parent)) {
3701                 /* Something changed, so we need to feed those changes onward */
3702                 state = parent;
3703                 parent = state->parent;
3704         }
3705 }
3706
3707 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
3708 {
3709         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
3710         struct bpf_verifier_state_list *sl;
3711         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3712         int i, err;
3713
3714         sl = env->explored_states[insn_idx];
3715         if (!sl)
3716                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
3717                  * be doing state search here
3718                  */
3719                 return 0;
3720
3721         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
3722                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
3723                         /* reached equivalent register/stack state,
3724                          * prune the search.
3725                          * Registers read by the continuation are read by us.
3726                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
3727                          * will prevent corresponding reads in the continuation
3728                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
3729                          * own state will get the read marks recorded, but
3730                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
3731                          * this state and will pop a new one.
3732                          */
3733                         propagate_liveness(&sl->state, cur);
3734                         return 1;
3735                 }
3736                 sl = sl->next;
3737         }
3738
3739         /* there were no equivalent states, remember current one.
3740          * technically the current state is not proven to be safe yet,
3741          * but it will either reach bpf_exit (which means it's safe) or
3742          * it will be rejected. Since there are no loops, we won't be
3743          * seeing this 'insn_idx' instruction again on the way to bpf_exit
3744          */
3745         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
3746         if (!new_sl)
3747                 return -ENOMEM;
3748
3749         /* add new state to the head of linked list */
3750         err = copy_verifier_state(&new_sl->state, cur);
3751         if (err) {
3752                 free_verifier_state(&new_sl->state, false);
3753                 kfree(new_sl);
3754                 return err;
3755         }
3756         new_sl->next = env->explored_states[insn_idx];
3757         env->explored_states[insn_idx] = new_sl;
3758         /* connect new state to parentage chain */
3759         cur->parent = &new_sl->state;
3760         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
3761          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
3762          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
3763          * their parent and current state never has children yet.  Only
3764          * explored_states can get read marks.)
3765          */
3766         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
3767                 cur->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
3768         for (i = 0; i < cur->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++)
3769                 if (cur->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL)
3770                         cur->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
3771         return 0;
3772 }
3773
3774 static int ext_analyzer_insn_hook(struct bpf_verifier_env *env,
3775                                   int insn_idx, int prev_insn_idx)
3776 {
3777         if (env->dev_ops && env->dev_ops->insn_hook)
3778                 return env->dev_ops->insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3779
3780         return 0;
3781 }
3782
3783 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
3784 {
3785         struct bpf_verifier_state *state;
3786         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
3787         struct bpf_reg_state *regs;
3788         int insn_cnt = env->prog->len;
3789         int insn_idx, prev_insn_idx = 0;
3790         int insn_processed = 0;
3791         bool do_print_state = false;
3792
3793         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
3794         if (!state)
3795                 return -ENOMEM;
3796         env->cur_state = state;
3797         init_reg_state(env, state->regs);
3798         state->parent = NULL;
3799         insn_idx = 0;
3800         for (;;) {
3801                 struct bpf_insn *insn;
3802                 u8 class;
3803                 int err;
3804
3805                 if (insn_idx >= insn_cnt) {
3806                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
3807                                 insn_idx, insn_cnt);
3808                         return -EFAULT;
3809                 }
3810
3811                 insn = &insns[insn_idx];
3812                 class = BPF_CLASS(insn->code);
3813
3814                 if (++insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
3815                         verbose(env,
3816                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
3817                                 insn_processed);
3818                         return -E2BIG;
3819                 }
3820
3821                 err = is_state_visited(env, insn_idx);
3822                 if (err < 0)
3823                         return err;
3824                 if (err == 1) {
3825                         /* found equivalent state, can prune the search */
3826                         if (env->log.level) {
3827                                 if (do_print_state)
3828                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d: safe\n",
3829                                                 prev_insn_idx, insn_idx);
3830                                 else
3831                                         verbose(env, "%d: safe\n", insn_idx);
3832                         }
3833                         goto process_bpf_exit;
3834                 }
3835
3836                 if (need_resched())
3837                         cond_resched();
3838
3839                 if (env->log.level > 1 || (env->log.level && do_print_state)) {
3840                         if (env->log.level > 1)
3841                                 verbose(env, "%d:", insn_idx);
3842                         else
3843                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d:",
3844                                         prev_insn_idx, insn_idx);
3845                         print_verifier_state(env, state);
3846                         do_print_state = false;
3847                 }
3848
3849                 if (env->log.level) {
3850                         verbose(env, "%d: ", insn_idx);
3851                         print_bpf_insn(verbose, env, insn,
3852                                        env->allow_ptr_leaks);
3853                 }
3854
3855                 err = ext_analyzer_insn_hook(env, insn_idx, prev_insn_idx);
3856                 if (err)
3857                         return err;
3858
3859                 regs = cur_regs(env);
3860                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
3861                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
3862                         err = check_alu_op(env, insn);
3863                         if (err)
3864                                 return err;
3865
3866                 } else if (class == BPF_LDX) {
3867                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
3868
3869                         /* check for reserved fields is already done */
3870
3871                         /* check src operand */
3872                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3873                         if (err)
3874                                 return err;
3875
3876                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
3877                         if (err)
3878                                 return err;
3879
3880                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
3881
3882                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
3883                          * the state of dst_reg will be updated by this func
3884                          */
3885                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->src_reg, insn->off,
3886                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ,
3887                                                insn->dst_reg);
3888                         if (err)
3889                                 return err;
3890
3891                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3892
3893                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
3894                                 /* saw a valid insn
3895                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
3896                                  * save type to validate intersecting paths
3897                                  */
3898                                 *prev_src_type = src_reg_type;
3899
3900                         } else if (src_reg_type != *prev_src_type &&
3901                                    (src_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3902                                     *prev_src_type == PTR_TO_CTX)) {
3903                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
3904                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
3905                                  * with different pointer types:
3906                                  * src_reg == ctx in one branch and
3907                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
3908                                  * Reject it.
3909                                  */
3910                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3911                                 return -EINVAL;
3912                         }
3913
3914                 } else if (class == BPF_STX) {
3915                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
3916
3917                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
3918                                 err = check_xadd(env, insn_idx, insn);
3919                                 if (err)
3920                                         return err;
3921                                 insn_idx++;
3922                                 continue;
3923                         }
3924
3925                         /* check src1 operand */
3926                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3927                         if (err)
3928                                 return err;
3929                         /* check src2 operand */
3930                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3931                         if (err)
3932                                 return err;
3933
3934                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
3935
3936                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3937                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3938                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3939                                                insn->src_reg);
3940                         if (err)
3941                                 return err;
3942
3943                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[insn_idx].ptr_type;
3944
3945                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
3946                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
3947                         } else if (dst_reg_type != *prev_dst_type &&
3948                                    (dst_reg_type == PTR_TO_CTX ||
3949                                     *prev_dst_type == PTR_TO_CTX)) {
3950                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
3951                                 return -EINVAL;
3952                         }
3953
3954                 } else if (class == BPF_ST) {
3955                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
3956                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
3957                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
3958                                 return -EINVAL;
3959                         }
3960                         /* check src operand */
3961                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3962                         if (err)
3963                                 return err;
3964
3965                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
3966                         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3967                                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE,
3968                                                -1);
3969                         if (err)
3970                                 return err;
3971
3972                 } else if (class == BPF_JMP) {
3973                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
3974
3975                         if (opcode == BPF_CALL) {
3976                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3977                                     insn->off != 0 ||
3978                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3979                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3980                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
3981                                         return -EINVAL;
3982                                 }
3983
3984                                 err = check_call(env, insn->imm, insn_idx);
3985                                 if (err)
3986                                         return err;
3987
3988                         } else if (opcode == BPF_JA) {
3989                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
3990                                     insn->imm != 0 ||
3991                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
3992                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
3993                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
3994                                         return -EINVAL;
3995                                 }
3996
3997                                 insn_idx += insn->off + 1;
3998                                 continue;
3999
4000                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
4001                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
4002                                     insn->imm != 0 ||
4003                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
4004                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0) {
4005                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
4006                                         return -EINVAL;
4007                                 }
4008
4009                                 /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
4010                                  * to return the value from eBPF program.
4011                                  * Make sure that it's readable at this time
4012                                  * of bpf_exit, which means that program wrote
4013                                  * something into it earlier
4014                                  */
4015                                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
4016                                 if (err)
4017                                         return err;
4018
4019                                 if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
4020                                         verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
4021                                         return -EACCES;
4022                                 }
4023
4024                                 err = check_return_code(env);
4025                                 if (err)
4026                                         return err;
4027 process_bpf_exit:
4028                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx, &insn_idx);
4029                                 if (err < 0) {
4030                                         if (err != -ENOENT)
4031                                                 return err;
4032                                         break;
4033                                 } else {
4034                                         do_print_state = true;
4035                                         continue;
4036                                 }
4037                         } else {
4038                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &insn_idx);
4039                                 if (err)
4040                                         return err;
4041                         }
4042                 } else if (class == BPF_LD) {
4043                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
4044
4045                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
4046                                 err = check_ld_abs(env, insn);
4047                                 if (err)
4048                                         return err;
4049
4050                         } else if (mode == BPF_IMM) {
4051                                 err = check_ld_imm(env, insn);
4052                                 if (err)
4053                                         return err;
4054
4055                                 insn_idx++;
4056                                 env->insn_aux_data[insn_idx].seen = true;
4057                         } else {
4058                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
4059                                 return -EINVAL;
4060                         }
4061                 } else {
4062                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
4063                         return -EINVAL;
4064                 }
4065
4066                 insn_idx++;
4067         }
4068
4069         verbose(env, "processed %d insns, stack depth %d\n", insn_processed,
4070                 env->prog->aux->stack_depth);
4071         return 0;
4072 }
4073
4074 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
4075 {
4076         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
4077                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
4078                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
4079                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
4080 }
4081
4082 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
4083                                         struct bpf_map *map,
4084                                         struct bpf_prog *prog)
4085
4086 {
4087         /* Make sure that BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs only use
4088          * preallocated hash maps, since doing memory allocation
4089          * in overflow_handler can crash depending on where nmi got
4090          * triggered.
4091          */
4092         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
4093                 if (!check_map_prealloc(map)) {
4094                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
4095                         return -EINVAL;
4096                 }
4097                 if (map->inner_map_meta &&
4098                     !check_map_prealloc(map->inner_map_meta)) {
4099                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated inner hash map\n");
4100                         return -EINVAL;
4101                 }
4102         }
4103         return 0;
4104 }
4105
4106 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
4107  * replace them with actual map pointers
4108  */
4109 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
4110 {
4111         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4112         int insn_cnt = env->prog->len;
4113         int i, j, err;
4114
4115         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
4116         if (err)
4117                 return err;
4118
4119         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4120                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
4121                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
4122                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
4123                         return -EINVAL;
4124                 }
4125
4126                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
4127                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
4128                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
4129                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
4130                         return -EINVAL;
4131                 }
4132
4133                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
4134                         struct bpf_map *map;
4135                         struct fd f;
4136
4137                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
4138                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
4139                             insn[1].off != 0) {
4140                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
4141                                 return -EINVAL;
4142                         }
4143
4144                         if (insn->src_reg == 0)
4145                                 /* valid generic load 64-bit imm */
4146                                 goto next_insn;
4147
4148                         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
4149                                 verbose(env,
4150                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
4151                                 return -EINVAL;
4152                         }
4153
4154                         f = fdget(insn->imm);
4155                         map = __bpf_map_get(f);
4156                         if (IS_ERR(map)) {
4157                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
4158                                         insn->imm);
4159                                 return PTR_ERR(map);
4160                         }
4161
4162                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
4163                         if (err) {
4164                                 fdput(f);
4165                                 return err;
4166                         }
4167
4168                         /* store map pointer inside BPF_LD_IMM64 instruction */
4169                         insn[0].imm = (u32) (unsigned long) map;
4170                         insn[1].imm = ((u64) (unsigned long) map) >> 32;
4171
4172                         /* check whether we recorded this map already */
4173                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++)
4174                                 if (env->used_maps[j] == map) {
4175                                         fdput(f);
4176                                         goto next_insn;
4177                                 }
4178
4179                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
4180                                 fdput(f);
4181                                 return -E2BIG;
4182                         }
4183
4184                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
4185                          * the map will be released by release_maps() or it
4186                          * will be used by the valid program until it's unloaded
4187                          * and all maps are released in free_bpf_prog_info()
4188                          */
4189                         map = bpf_map_inc(map, false);
4190                         if (IS_ERR(map)) {
4191                                 fdput(f);
4192                                 return PTR_ERR(map);
4193                         }
4194                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
4195
4196                         fdput(f);
4197 next_insn:
4198                         insn++;
4199                         i++;
4200                 }
4201         }
4202
4203         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
4204          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
4205          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
4206          */
4207         return 0;
4208 }
4209
4210 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
4211 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
4212 {
4213         int i;
4214
4215         for (i = 0; i < env->used_map_cnt; i++)
4216                 bpf_map_put(env->used_maps[i]);
4217 }
4218
4219 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
4220 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
4221 {
4222         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4223         int insn_cnt = env->prog->len;
4224         int i;
4225
4226         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
4227                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
4228                         insn->src_reg = 0;
4229 }
4230
4231 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
4232  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
4233  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
4234  */
4235 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 prog_len,
4236                                 u32 off, u32 cnt)
4237 {
4238         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
4239         int i;
4240
4241         if (cnt == 1)
4242                 return 0;
4243         new_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * prog_len);
4244         if (!new_data)
4245                 return -ENOMEM;
4246         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
4247         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
4248                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
4249         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++)
4250                 new_data[i].seen = true;
4251         env->insn_aux_data = new_data;
4252         vfree(old_data);
4253         return 0;
4254 }
4255
4256 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
4257                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
4258 {
4259         struct bpf_prog *new_prog;
4260
4261         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
4262         if (!new_prog)
4263                 return NULL;
4264         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog->len, off, len))
4265                 return NULL;
4266         return new_prog;
4267 }
4268
4269 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not explore
4270  * branches that are dead at run time. Malicious programs can have dead code
4271  * too. Therefore replace all dead at-run-time code with nops.
4272  */
4273 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
4274 {
4275         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
4276         struct bpf_insn nop = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_0);
4277         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
4278         const int insn_cnt = env->prog->len;
4279         int i;
4280
4281         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
4282                 if (aux_data[i].seen)
4283                         continue;
4284                 memcpy(insn + i, &nop, sizeof(nop));
4285         }
4286 }
4287
4288 /* convert load instructions that access fields of 'struct __sk_buff'
4289  * into sequence of instructions that access fields of 'struct sk_buff'
4290  */
4291 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
4292 {
4293         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
4294         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
4295         const int insn_cnt = env->prog->len;
4296         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
4297         struct bpf_prog *new_prog;
4298         enum bpf_access_type type;
4299         bool is_narrower_load;
4300         u32 target_size;
4301
4302         if (ops->gen_prologue) {
4303                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
4304                                         env->prog);
4305                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4306                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4307                         return -EINVAL;
4308                 } else if (cnt) {
4309                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
4310                         if (!new_prog)
4311                                 return -ENOMEM;
4312
4313                         env->prog = new_prog;
4314                         delta += cnt - 1;
4315                 }
4316         }
4317
4318         if (!ops->convert_ctx_access)
4319                 return 0;
4320
4321         insn = env->prog->insnsi + delta;
4322
4323         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4324                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4325                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4326                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4327                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
4328                         type = BPF_READ;
4329                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
4330                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
4331                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
4332                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
4333                         type = BPF_WRITE;
4334                 else
4335                         continue;
4336
4337                 if (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type != PTR_TO_CTX)
4338                         continue;
4339
4340                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
4341                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
4342
4343                 /* If the read access is a narrower load of the field,
4344                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
4345                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
4346                  * we will apply proper mask to the result.
4347                  */
4348                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
4349                 if (is_narrower_load) {
4350                         u32 off = insn->off;
4351                         u8 size_code;
4352
4353                         if (type == BPF_WRITE) {
4354                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
4355                                 return -EINVAL;
4356                         }
4357
4358                         size_code = BPF_H;
4359                         if (ctx_field_size == 4)
4360                                 size_code = BPF_W;
4361                         else if (ctx_field_size == 8)
4362                                 size_code = BPF_DW;
4363
4364                         insn->off = off & ~(ctx_field_size - 1);
4365                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
4366                 }
4367
4368                 target_size = 0;
4369                 cnt = ops->convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
4370                                               &target_size);
4371                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
4372                     (ctx_field_size && !target_size)) {
4373                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4374                         return -EINVAL;
4375                 }
4376
4377                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
4378                         if (ctx_field_size <= 4)
4379                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4380                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4381                         else
4382                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
4383                                                                 (1 << size * 8) - 1);
4384                 }
4385
4386                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
4387                 if (!new_prog)
4388                         return -ENOMEM;
4389
4390                 delta += cnt - 1;
4391
4392                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4393                 env->prog = new_prog;
4394                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4395         }
4396
4397         return 0;
4398 }
4399
4400 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
4401  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
4402  *
4403  * this function is called after eBPF program passed verification
4404  */
4405 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
4406 {
4407         struct bpf_prog *prog = env->prog;
4408         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
4409         const struct bpf_func_proto *fn;
4410         const int insn_cnt = prog->len;
4411         struct bpf_insn insn_buf[16];
4412         struct bpf_prog *new_prog;
4413         struct bpf_map *map_ptr;
4414         int i, cnt, delta = 0;
4415
4416         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
4417                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
4418                         continue;
4419
4420                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
4421                         prog->dst_needed = 1;
4422                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
4423                         bpf_user_rnd_init_once();
4424                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
4425                         /* If we tail call into other programs, we
4426                          * cannot make any assumptions since they can
4427                          * be replaced dynamically during runtime in
4428                          * the program array.
4429                          */
4430                         prog->cb_access = 1;
4431                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
4432
4433                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
4434                          * conditional branch in the interpeter for every normal
4435                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
4436                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
4437                          */
4438                         insn->imm = 0;
4439                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
4440                         continue;
4441                 }
4442
4443                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
4444                  * handlers are currently limited to 64 bit only.
4445                  */
4446                 if (ebpf_jit_enabled() && BITS_PER_LONG == 64 &&
4447                     insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem) {
4448                         map_ptr = env->insn_aux_data[i + delta].map_ptr;
4449                         if (map_ptr == BPF_MAP_PTR_POISON ||
4450                             !map_ptr->ops->map_gen_lookup)
4451                                 goto patch_call_imm;
4452
4453                         cnt = map_ptr->ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
4454                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
4455                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
4456                                 return -EINVAL;
4457                         }
4458
4459                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
4460                                                        cnt);
4461                         if (!new_prog)
4462                                 return -ENOMEM;
4463
4464                         delta += cnt - 1;
4465
4466                         /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
4467                         env->prog = prog = new_prog;
4468                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4469                         continue;
4470                 }
4471
4472                 if (insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map) {
4473                         /* Note, we cannot use prog directly as imm as subsequent
4474                          * rewrites would still change the prog pointer. The only
4475                          * stable address we can use is aux, which also works with
4476                          * prog clones during blinding.
4477                          */
4478                         u64 addr = (unsigned long)prog->aux;
4479                         struct bpf_insn r4_ld[] = {
4480                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_4, addr),
4481                                 *insn,
4482                         };
4483                         cnt = ARRAY_SIZE(r4_ld);
4484
4485                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, r4_ld, cnt);
4486                         if (!new_prog)
4487                                 return -ENOMEM;
4488
4489                         delta    += cnt - 1;
4490                         env->prog = prog = new_prog;
4491                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
4492                 }
4493 patch_call_imm:
4494                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm);
4495                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
4496                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
4497                  */
4498                 if (!fn->func) {
4499                         verbose(env,
4500                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4501                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
4502                         return -EFAULT;
4503                 }
4504                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
4505         }
4506
4507         return 0;
4508 }
4509
4510 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
4511 {
4512         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
4513         int i;
4514
4515         if (!env->explored_states)
4516                 return;
4517
4518         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
4519                 sl = env->explored_states[i];
4520
4521                 if (sl)
4522                         while (sl != STATE_LIST_MARK) {
4523                                 sln = sl->next;
4524                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
4525                                 kfree(sl);
4526                                 sl = sln;
4527                         }
4528         }
4529
4530         kfree(env->explored_states);
4531 }
4532
4533 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr)
4534 {
4535         struct bpf_verifier_env *env;
4536         struct bpf_verifer_log *log;
4537         int ret = -EINVAL;
4538
4539         /* no program is valid */
4540         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
4541                 return -EINVAL;
4542
4543         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
4544          * allocate/free it every time bpf_check() is called
4545          */
4546         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
4547         if (!env)
4548                 return -ENOMEM;
4549         log = &env->log;
4550
4551         env->insn_aux_data = vzalloc(sizeof(struct bpf_insn_aux_data) *
4552                                      (*prog)->len);
4553         ret = -ENOMEM;
4554         if (!env->insn_aux_data)
4555                 goto err_free_env;
4556         env->prog = *prog;
4557         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
4558
4559         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
4560         mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
4561
4562         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
4563                 /* user requested verbose verifier output
4564                  * and supplied buffer to store the verification trace
4565                  */
4566                 log->level = attr->log_level;
4567                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
4568                 log->len_total = attr->log_size;
4569
4570                 ret = -EINVAL;
4571                 /* log attributes have to be sane */
4572                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 8 ||
4573                     !log->level || !log->ubuf)
4574                         goto err_unlock;
4575         }
4576
4577         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
4578         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
4579                 env->strict_alignment = true;
4580
4581         if (env->prog->aux->offload) {
4582                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env);
4583                 if (ret)
4584                         goto err_unlock;
4585         }
4586
4587         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
4588         if (ret < 0)
4589                 goto skip_full_check;
4590
4591         env->explored_states = kcalloc(env->prog->len,
4592                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
4593                                        GFP_USER);
4594         ret = -ENOMEM;
4595         if (!env->explored_states)
4596                 goto skip_full_check;
4597
4598         ret = check_cfg(env);
4599         if (ret < 0)
4600                 goto skip_full_check;
4601
4602         env->allow_ptr_leaks = capable(CAP_SYS_ADMIN);
4603
4604         ret = do_check(env);
4605         if (env->cur_state) {
4606                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
4607                 env->cur_state = NULL;
4608         }
4609
4610 skip_full_check:
4611         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
4612         free_states(env);
4613
4614         if (ret == 0)
4615                 sanitize_dead_code(env);
4616
4617         if (ret == 0)
4618                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
4619                 ret = convert_ctx_accesses(env);
4620
4621         if (ret == 0)
4622                 ret = fixup_bpf_calls(env);
4623
4624         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
4625                 ret = -ENOSPC;
4626         if (log->level && !log->ubuf) {
4627                 ret = -EFAULT;
4628                 goto err_release_maps;
4629         }
4630
4631         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
4632                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
4633                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
4634                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
4635                                                           GFP_KERNEL);
4636
4637                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
4638                         ret = -ENOMEM;
4639                         goto err_release_maps;
4640                 }
4641
4642                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
4643                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
4644                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
4645
4646                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
4647                  * bpf_ld_imm64 instructions
4648                  */
4649                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
4650         }
4651
4652 err_release_maps:
4653         if (!env->prog->aux->used_maps)
4654                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
4655                  * them now. Otherwise free_bpf_prog_info() will release them.
4656                  */
4657                 release_maps(env);
4658         *prog = env->prog;
4659 err_unlock:
4660         mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
4661         vfree(env->insn_aux_data);
4662 err_free_env:
4663         kfree(env);
4664         return ret;
4665 }