Merge tag 'spi-v5.8' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/broonie/spi
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / bpf / verifier.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
3  * Copyright (c) 2016 Facebook
4  * Copyright (c) 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io
5  */
6 #include <uapi/linux/btf.h>
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/types.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/bpf.h>
11 #include <linux/btf.h>
12 #include <linux/bpf_verifier.h>
13 #include <linux/filter.h>
14 #include <net/netlink.h>
15 #include <linux/file.h>
16 #include <linux/vmalloc.h>
17 #include <linux/stringify.h>
18 #include <linux/bsearch.h>
19 #include <linux/sort.h>
20 #include <linux/perf_event.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22 #include <linux/error-injection.h>
23 #include <linux/bpf_lsm.h>
24
25 #include "disasm.h"
26
27 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
28 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name, prog_ctx_type, kern_ctx_type) \
29         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
30 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
31 #include <linux/bpf_types.h>
32 #undef BPF_PROG_TYPE
33 #undef BPF_MAP_TYPE
34 };
35
36 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
37  * instruction by instruction and updates register/stack state.
38  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
39  *
40  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
41  * It rejects the following programs:
42  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
43  * - if loop is present (detected via back-edge)
44  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
45  * - out of bounds or malformed jumps
46  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
47  * Since it's analyzing all pathes through the program, the length of the
48  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
49  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
50  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
51  *
52  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
53  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
54  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
55  * copied to R1.
56  *
57  * All registers are 64-bit.
58  * R0 - return register
59  * R1-R5 argument passing registers
60  * R6-R9 callee saved registers
61  * R10 - frame pointer read-only
62  *
63  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
64  * and has type PTR_TO_CTX.
65  *
66  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
67  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
68  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
69  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
70  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
71  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
72  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
73  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
74  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
75  *
76  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
77  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
78  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
79  *
80  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
81  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
82  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
83  *
84  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
85  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
86  *
87  * registers used to pass values to function calls are checked against
88  * function argument constraints.
89  *
90  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
91  * It means that the register type passed to this function must be
92  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
93  * 'pointer to map element key'
94  *
95  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
96  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
97  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
98  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
99  *
100  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
101  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
102  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
103  * the helper function as a pointer to map element key.
104  *
105  * On the kernel side the helper function looks like:
106  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
107  * {
108  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
109  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
110  *    void *value;
111  *
112  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
113  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
114  *    the stack of eBPF program.
115  * }
116  *
117  * Corresponding eBPF program may look like:
118  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
119  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
120  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
121  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
122  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
123  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
124  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
125  *
126  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
127  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
128  * and were initialized prior to this call.
129  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
130  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
131  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
132  * returns ether pointer to map value or NULL.
133  *
134  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
135  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
136  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
137  * branch. See check_cond_jmp_op().
138  *
139  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
140  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
141  *
142  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
143  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
144  * the BPF program:
145  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
146  *
147  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
148  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
149  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
150  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
151  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
152  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
153  *
154  * For each helper function that allocates a reference, such as
155  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
156  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
157  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
158  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
159  */
160
161 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
162 struct bpf_verifier_stack_elem {
163         /* verifer state is 'st'
164          * before processing instruction 'insn_idx'
165          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
166          */
167         struct bpf_verifier_state st;
168         int insn_idx;
169         int prev_insn_idx;
170         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
171 };
172
173 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
174 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
175
176 #define BPF_MAP_KEY_POISON      (1ULL << 63)
177 #define BPF_MAP_KEY_SEEN        (1ULL << 62)
178
179 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
180 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
181                                           POISON_POINTER_DELTA))
182 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
183
184 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
185 {
186         return BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
187 }
188
189 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
190 {
191         return aux->map_ptr_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
192 }
193
194 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
195                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
196 {
197         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
198         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
199         aux->map_ptr_state = (unsigned long)map |
200                              (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
201 }
202
203 static bool bpf_map_key_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
204 {
205         return aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_POISON;
206 }
207
208 static bool bpf_map_key_unseen(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
209 {
210         return !(aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_SEEN);
211 }
212
213 static u64 bpf_map_key_immediate(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
214 {
215         return aux->map_key_state & ~(BPF_MAP_KEY_SEEN | BPF_MAP_KEY_POISON);
216 }
217
218 static void bpf_map_key_store(struct bpf_insn_aux_data *aux, u64 state)
219 {
220         bool poisoned = bpf_map_key_poisoned(aux);
221
222         aux->map_key_state = state | BPF_MAP_KEY_SEEN |
223                              (poisoned ? BPF_MAP_KEY_POISON : 0ULL);
224 }
225
226 struct bpf_call_arg_meta {
227         struct bpf_map *map_ptr;
228         bool raw_mode;
229         bool pkt_access;
230         int regno;
231         int access_size;
232         u64 msize_max_value;
233         int ref_obj_id;
234         int func_id;
235         u32 btf_id;
236 };
237
238 struct btf *btf_vmlinux;
239
240 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
241
242 static const struct bpf_line_info *
243 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
244 {
245         const struct bpf_line_info *linfo;
246         const struct bpf_prog *prog;
247         u32 i, nr_linfo;
248
249         prog = env->prog;
250         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
251
252         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
253                 return NULL;
254
255         linfo = prog->aux->linfo;
256         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
257                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
258                         break;
259
260         return &linfo[i - 1];
261 }
262
263 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
264                        va_list args)
265 {
266         unsigned int n;
267
268         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
269
270         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
271                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
272
273         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
274         log->kbuf[n] = '\0';
275
276         if (log->level == BPF_LOG_KERNEL) {
277                 pr_err("BPF:%s\n", log->kbuf);
278                 return;
279         }
280         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
281                 log->len_used += n;
282         else
283                 log->ubuf = NULL;
284 }
285
286 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
287  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
288  * so the user can figure out what's wrong with the program
289  */
290 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
291                                            const char *fmt, ...)
292 {
293         va_list args;
294
295         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
296                 return;
297
298         va_start(args, fmt);
299         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
300         va_end(args);
301 }
302 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
303
304 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
305 {
306         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
307         va_list args;
308
309         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
310                 return;
311
312         va_start(args, fmt);
313         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
314         va_end(args);
315 }
316
317 __printf(2, 3) void bpf_log(struct bpf_verifier_log *log,
318                             const char *fmt, ...)
319 {
320         va_list args;
321
322         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
323                 return;
324
325         va_start(args, fmt);
326         bpf_verifier_vlog(log, fmt, args);
327         va_end(args);
328 }
329
330 static const char *ltrim(const char *s)
331 {
332         while (isspace(*s))
333                 s++;
334
335         return s;
336 }
337
338 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
339                                          u32 insn_off,
340                                          const char *prefix_fmt, ...)
341 {
342         const struct bpf_line_info *linfo;
343
344         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
345                 return;
346
347         linfo = find_linfo(env, insn_off);
348         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
349                 return;
350
351         if (prefix_fmt) {
352                 va_list args;
353
354                 va_start(args, prefix_fmt);
355                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
356                 va_end(args);
357         }
358
359         verbose(env, "%s\n",
360                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
361                                          linfo->line_off)));
362
363         env->prev_linfo = linfo;
364 }
365
366 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
367 {
368         return type == PTR_TO_PACKET ||
369                type == PTR_TO_PACKET_META;
370 }
371
372 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
373 {
374         return type == PTR_TO_SOCKET ||
375                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
376                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
377                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
378 }
379
380 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
381 {
382         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
383                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
384                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
385                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
386 }
387
388 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
389 {
390         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
391                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
392 }
393
394 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
395 {
396         return type == PTR_TO_SOCKET ||
397                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
398                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
399                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
400 }
401
402 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
403 {
404         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
405 }
406
407 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
408  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
409  * released by release_reference().
410  */
411 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
412 {
413         return func_id == BPF_FUNC_sk_release;
414 }
415
416 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
417 {
418         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
419                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
420                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp;
421 }
422
423 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
424 {
425         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
426                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock;
427 }
428
429 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
430 static const char * const reg_type_str[] = {
431         [NOT_INIT]              = "?",
432         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
433         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
434         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
435         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
436         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
437         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
438         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
439         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
440         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
441         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
442         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
443         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
444         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
445         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
446         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
447         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
448         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
449         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
450         [PTR_TO_BTF_ID]         = "ptr_",
451 };
452
453 static char slot_type_char[] = {
454         [STACK_INVALID] = '?',
455         [STACK_SPILL]   = 'r',
456         [STACK_MISC]    = 'm',
457         [STACK_ZERO]    = '0',
458 };
459
460 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
461                            enum bpf_reg_liveness live)
462 {
463         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
464             verbose(env, "_");
465         if (live & REG_LIVE_READ)
466                 verbose(env, "r");
467         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
468                 verbose(env, "w");
469         if (live & REG_LIVE_DONE)
470                 verbose(env, "D");
471 }
472
473 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
474                                    const struct bpf_reg_state *reg)
475 {
476         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
477
478         return cur->frame[reg->frameno];
479 }
480
481 const char *kernel_type_name(u32 id)
482 {
483         return btf_name_by_offset(btf_vmlinux,
484                                   btf_type_by_id(btf_vmlinux, id)->name_off);
485 }
486
487 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
488                                  const struct bpf_func_state *state)
489 {
490         const struct bpf_reg_state *reg;
491         enum bpf_reg_type t;
492         int i;
493
494         if (state->frameno)
495                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
496         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
497                 reg = &state->regs[i];
498                 t = reg->type;
499                 if (t == NOT_INIT)
500                         continue;
501                 verbose(env, " R%d", i);
502                 print_liveness(env, reg->live);
503                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
504                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
505                         verbose(env, "P");
506                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
507                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
508                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
509                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
510                 } else {
511                         if (t == PTR_TO_BTF_ID)
512                                 verbose(env, "%s", kernel_type_name(reg->btf_id));
513                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
514                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
515                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
516                         if (t != SCALAR_VALUE)
517                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
518                         if (type_is_pkt_pointer(t))
519                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
520                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
521                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
522                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
523                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
524                                         reg->map_ptr->key_size,
525                                         reg->map_ptr->value_size);
526                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
527                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
528                                  * could be a pointer whose offset is too big
529                                  * for reg->off
530                                  */
531                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
532                         } else {
533                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
534                                     reg->smin_value != S64_MIN)
535                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
536                                                 (long long)reg->smin_value);
537                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
538                                     reg->smax_value != S64_MAX)
539                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
540                                                 (long long)reg->smax_value);
541                                 if (reg->umin_value != 0)
542                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
543                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
544                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
545                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
546                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
547                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
548                                         char tn_buf[48];
549
550                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
551                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
552                                 }
553                                 if (reg->s32_min_value != reg->smin_value &&
554                                     reg->s32_min_value != S32_MIN)
555                                         verbose(env, ",s32_min_value=%d",
556                                                 (int)(reg->s32_min_value));
557                                 if (reg->s32_max_value != reg->smax_value &&
558                                     reg->s32_max_value != S32_MAX)
559                                         verbose(env, ",s32_max_value=%d",
560                                                 (int)(reg->s32_max_value));
561                                 if (reg->u32_min_value != reg->umin_value &&
562                                     reg->u32_min_value != U32_MIN)
563                                         verbose(env, ",u32_min_value=%d",
564                                                 (int)(reg->u32_min_value));
565                                 if (reg->u32_max_value != reg->umax_value &&
566                                     reg->u32_max_value != U32_MAX)
567                                         verbose(env, ",u32_max_value=%d",
568                                                 (int)(reg->u32_max_value));
569                         }
570                         verbose(env, ")");
571                 }
572         }
573         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
574                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
575                 bool valid = false;
576                 int j;
577
578                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
579                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
580                                 valid = true;
581                         types_buf[j] = slot_type_char[
582                                         state->stack[i].slot_type[j]];
583                 }
584                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
585                 if (!valid)
586                         continue;
587                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
588                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
589                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
590                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
591                         t = reg->type;
592                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
593                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
594                                 verbose(env, "P");
595                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
596                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
597                 } else {
598                         verbose(env, "=%s", types_buf);
599                 }
600         }
601         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
602                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
603                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
604                         if (state->refs[i].id)
605                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
606         }
607         verbose(env, "\n");
608 }
609
610 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
611 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
612                                const struct bpf_func_state *src)        \
613 {                                                                       \
614         if (!src->FIELD)                                                \
615                 return 0;                                               \
616         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
617                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
618                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
619                 return -EFAULT;                                         \
620         }                                                               \
621         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
622                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
623         return 0;                                                       \
624 }
625 /* copy_reference_state() */
626 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
627 /* copy_stack_state() */
628 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
629 #undef COPY_STATE_FN
630
631 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
632 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
633                                   bool copy_old)                        \
634 {                                                                       \
635         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
636         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
637         int slot = size / SIZE;                                         \
638                                                                         \
639         if (size <= old_size || !size) {                                \
640                 if (copy_old)                                           \
641                         return 0;                                       \
642                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
643                 if (!size && old_size) {                                \
644                         kfree(state->FIELD);                            \
645                         state->FIELD = NULL;                            \
646                 }                                                       \
647                 return 0;                                               \
648         }                                                               \
649         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
650                                     GFP_KERNEL);                        \
651         if (!new_##FIELD)                                               \
652                 return -ENOMEM;                                         \
653         if (copy_old) {                                                 \
654                 if (state->FIELD)                                       \
655                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
656                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
657                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
658                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
659         }                                                               \
660         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
661         kfree(state->FIELD);                                            \
662         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
663         return 0;                                                       \
664 }
665 /* realloc_reference_state() */
666 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
667 /* realloc_stack_state() */
668 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
669 #undef REALLOC_STATE_FN
670
671 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
672  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
673  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
674  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
675  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
676  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
677  */
678 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
679                               int refs_size, bool copy_old)
680 {
681         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
682         if (err)
683                 return err;
684         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
685 }
686
687 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
688  * this new pointer reference.
689  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
690  * On failure, returns a negative errno.
691  */
692 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
693 {
694         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
695         int new_ofs = state->acquired_refs;
696         int id, err;
697
698         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
699         if (err)
700                 return err;
701         id = ++env->id_gen;
702         state->refs[new_ofs].id = id;
703         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
704
705         return id;
706 }
707
708 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
709 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
710 {
711         int i, last_idx;
712
713         last_idx = state->acquired_refs - 1;
714         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
715                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
716                         if (last_idx && i != last_idx)
717                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
718                                        sizeof(*state->refs));
719                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
720                         state->acquired_refs--;
721                         return 0;
722                 }
723         }
724         return -EINVAL;
725 }
726
727 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
728                                     struct bpf_func_state *src)
729 {
730         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
731         if (err)
732                 return err;
733         err = copy_reference_state(dst, src);
734         if (err)
735                 return err;
736         return 0;
737 }
738
739 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
740 {
741         if (!state)
742                 return;
743         kfree(state->refs);
744         kfree(state->stack);
745         kfree(state);
746 }
747
748 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
749 {
750         kfree(state->jmp_history);
751         state->jmp_history = NULL;
752         state->jmp_history_cnt = 0;
753 }
754
755 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
756                                 bool free_self)
757 {
758         int i;
759
760         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
761                 free_func_state(state->frame[i]);
762                 state->frame[i] = NULL;
763         }
764         clear_jmp_history(state);
765         if (free_self)
766                 kfree(state);
767 }
768
769 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
770  * when necessary to accommodate larger src stack
771  */
772 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
773                            const struct bpf_func_state *src)
774 {
775         int err;
776
777         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
778                                  false);
779         if (err)
780                 return err;
781         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
782         err = copy_reference_state(dst, src);
783         if (err)
784                 return err;
785         return copy_stack_state(dst, src);
786 }
787
788 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
789                                const struct bpf_verifier_state *src)
790 {
791         struct bpf_func_state *dst;
792         u32 jmp_sz = sizeof(struct bpf_idx_pair) * src->jmp_history_cnt;
793         int i, err;
794
795         if (dst_state->jmp_history_cnt < src->jmp_history_cnt) {
796                 kfree(dst_state->jmp_history);
797                 dst_state->jmp_history = kmalloc(jmp_sz, GFP_USER);
798                 if (!dst_state->jmp_history)
799                         return -ENOMEM;
800         }
801         memcpy(dst_state->jmp_history, src->jmp_history, jmp_sz);
802         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
803
804         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
805         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
806                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
807                 dst_state->frame[i] = NULL;
808         }
809         dst_state->speculative = src->speculative;
810         dst_state->curframe = src->curframe;
811         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
812         dst_state->branches = src->branches;
813         dst_state->parent = src->parent;
814         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
815         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
816         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
817                 dst = dst_state->frame[i];
818                 if (!dst) {
819                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
820                         if (!dst)
821                                 return -ENOMEM;
822                         dst_state->frame[i] = dst;
823                 }
824                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
825                 if (err)
826                         return err;
827         }
828         return 0;
829 }
830
831 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
832 {
833         while (st) {
834                 u32 br = --st->branches;
835
836                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
837                  * but see comment in push_stack(), hence:
838                  */
839                 WARN_ONCE((int)br < 0,
840                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
841                           br);
842                 if (br)
843                         break;
844                 st = st->parent;
845         }
846 }
847
848 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
849                      int *insn_idx)
850 {
851         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
852         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
853         int err;
854
855         if (env->head == NULL)
856                 return -ENOENT;
857
858         if (cur) {
859                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
860                 if (err)
861                         return err;
862         }
863         if (insn_idx)
864                 *insn_idx = head->insn_idx;
865         if (prev_insn_idx)
866                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
867         elem = head->next;
868         free_verifier_state(&head->st, false);
869         kfree(head);
870         env->head = elem;
871         env->stack_size--;
872         return 0;
873 }
874
875 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
876                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
877                                              bool speculative)
878 {
879         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
880         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
881         int err;
882
883         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
884         if (!elem)
885                 goto err;
886
887         elem->insn_idx = insn_idx;
888         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
889         elem->next = env->head;
890         env->head = elem;
891         env->stack_size++;
892         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
893         if (err)
894                 goto err;
895         elem->st.speculative |= speculative;
896         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
897                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
898                         env->stack_size);
899                 goto err;
900         }
901         if (elem->st.parent) {
902                 ++elem->st.parent->branches;
903                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
904                  * but
905                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
906                  * instructions
907                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
908                  * a new state for a sequence of branches and all such current
909                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
910                  * which might have large 'branches' count.
911                  */
912         }
913         return &elem->st;
914 err:
915         free_verifier_state(env->cur_state, true);
916         env->cur_state = NULL;
917         /* pop all elements and return */
918         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
919         return NULL;
920 }
921
922 #define CALLER_SAVED_REGS 6
923 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
924         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
925 };
926
927 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
928                                 struct bpf_reg_state *reg);
929
930 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
931  * known to have the value @imm.
932  */
933 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
934 {
935         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
936         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
937                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
938         reg->var_off = tnum_const(imm);
939         reg->smin_value = (s64)imm;
940         reg->smax_value = (s64)imm;
941         reg->umin_value = imm;
942         reg->umax_value = imm;
943
944         reg->s32_min_value = (s32)imm;
945         reg->s32_max_value = (s32)imm;
946         reg->u32_min_value = (u32)imm;
947         reg->u32_max_value = (u32)imm;
948 }
949
950 static void __mark_reg32_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
951 {
952         reg->var_off = tnum_const_subreg(reg->var_off, imm);
953         reg->s32_min_value = (s32)imm;
954         reg->s32_max_value = (s32)imm;
955         reg->u32_min_value = (u32)imm;
956         reg->u32_max_value = (u32)imm;
957 }
958
959 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
960  * used only on registers holding a pointer type.
961  */
962 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
963 {
964         __mark_reg_known(reg, 0);
965 }
966
967 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
968 {
969         __mark_reg_known(reg, 0);
970         reg->type = SCALAR_VALUE;
971 }
972
973 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
974                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
975 {
976         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
977                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
978                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
979                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
980                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
981                 return;
982         }
983         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
984 }
985
986 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
987 {
988         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
989 }
990
991 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
992 {
993         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
994                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
995 }
996
997 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
998 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
999                                     enum bpf_reg_type which)
1000 {
1001         /* The register can already have a range from prior markings.
1002          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
1003          * origin.
1004          */
1005         return reg->type == which &&
1006                reg->id == 0 &&
1007                reg->off == 0 &&
1008                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1009 }
1010
1011 /* Reset the min/max bounds of a register */
1012 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1013 {
1014         reg->smin_value = S64_MIN;
1015         reg->smax_value = S64_MAX;
1016         reg->umin_value = 0;
1017         reg->umax_value = U64_MAX;
1018
1019         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1020         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1021         reg->u32_min_value = 0;
1022         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1023 }
1024
1025 static void __mark_reg64_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1026 {
1027         reg->smin_value = S64_MIN;
1028         reg->smax_value = S64_MAX;
1029         reg->umin_value = 0;
1030         reg->umax_value = U64_MAX;
1031 }
1032
1033 static void __mark_reg32_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1034 {
1035         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1036         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1037         reg->u32_min_value = 0;
1038         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1039 }
1040
1041 static void __update_reg32_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1042 {
1043         struct tnum var32_off = tnum_subreg(reg->var_off);
1044
1045         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1046         reg->s32_min_value = max_t(s32, reg->s32_min_value,
1047                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MIN));
1048         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1049         reg->s32_max_value = min_t(s32, reg->s32_max_value,
1050                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MAX));
1051         reg->u32_min_value = max_t(u32, reg->u32_min_value, (u32)var32_off.value);
1052         reg->u32_max_value = min(reg->u32_max_value,
1053                                  (u32)(var32_off.value | var32_off.mask));
1054 }
1055
1056 static void __update_reg64_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1057 {
1058         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1059         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
1060                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
1061         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1062         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
1063                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
1064         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
1065         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
1066                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
1067 }
1068
1069 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1070 {
1071         __update_reg32_bounds(reg);
1072         __update_reg64_bounds(reg);
1073 }
1074
1075 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
1076 static void __reg32_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1077 {
1078         /* Learn sign from signed bounds.
1079          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1080          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1081          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1082          */
1083         if (reg->s32_min_value >= 0 || reg->s32_max_value < 0) {
1084                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1085                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1086                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1087                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1088                 return;
1089         }
1090         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1091          * boundary, so we must be careful.
1092          */
1093         if ((s32)reg->u32_max_value >= 0) {
1094                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1095                  * is positive, hence safe.
1096                  */
1097                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value;
1098                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1099                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1100         } else if ((s32)reg->u32_min_value < 0) {
1101                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1102                  * is negative, hence safe.
1103                  */
1104                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1105                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1106                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value;
1107         }
1108 }
1109
1110 static void __reg64_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1111 {
1112         /* Learn sign from signed bounds.
1113          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1114          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1115          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1116          */
1117         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
1118                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1119                                                           reg->umin_value);
1120                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1121                                                           reg->umax_value);
1122                 return;
1123         }
1124         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1125          * boundary, so we must be careful.
1126          */
1127         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
1128                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1129                  * is positive, hence safe.
1130                  */
1131                 reg->smin_value = reg->umin_value;
1132                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1133                                                           reg->umax_value);
1134         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
1135                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1136                  * is negative, hence safe.
1137                  */
1138                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1139                                                           reg->umin_value);
1140                 reg->smax_value = reg->umax_value;
1141         }
1142 }
1143
1144 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1145 {
1146         __reg32_deduce_bounds(reg);
1147         __reg64_deduce_bounds(reg);
1148 }
1149
1150 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
1151 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
1152 {
1153         struct tnum var64_off = tnum_intersect(reg->var_off,
1154                                                tnum_range(reg->umin_value,
1155                                                           reg->umax_value));
1156         struct tnum var32_off = tnum_intersect(tnum_subreg(reg->var_off),
1157                                                 tnum_range(reg->u32_min_value,
1158                                                            reg->u32_max_value));
1159
1160         reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(var64_off), var32_off);
1161 }
1162
1163 static void __reg_assign_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1164 {
1165         reg->umin_value = reg->u32_min_value;
1166         reg->umax_value = reg->u32_max_value;
1167         /* Attempt to pull 32-bit signed bounds into 64-bit bounds
1168          * but must be positive otherwise set to worse case bounds
1169          * and refine later from tnum.
1170          */
1171         if (reg->s32_min_value >= 0 && reg->s32_max_value >= 0)
1172                 reg->smax_value = reg->s32_max_value;
1173         else
1174                 reg->smax_value = U32_MAX;
1175         if (reg->s32_min_value >= 0)
1176                 reg->smin_value = reg->s32_min_value;
1177         else
1178                 reg->smin_value = 0;
1179 }
1180
1181 static void __reg_combine_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1182 {
1183         /* special case when 64-bit register has upper 32-bit register
1184          * zeroed. Typically happens after zext or <<32, >>32 sequence
1185          * allowing us to use 32-bit bounds directly,
1186          */
1187         if (tnum_equals_const(tnum_clear_subreg(reg->var_off), 0)) {
1188                 __reg_assign_32_into_64(reg);
1189         } else {
1190                 /* Otherwise the best we can do is push lower 32bit known and
1191                  * unknown bits into register (var_off set from jmp logic)
1192                  * then learn as much as possible from the 64-bit tnum
1193                  * known and unknown bits. The previous smin/smax bounds are
1194                  * invalid here because of jmp32 compare so mark them unknown
1195                  * so they do not impact tnum bounds calculation.
1196                  */
1197                 __mark_reg64_unbounded(reg);
1198                 __update_reg_bounds(reg);
1199         }
1200
1201         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1202          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1203          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1204          */
1205         __reg_deduce_bounds(reg);
1206         __reg_bound_offset(reg);
1207         __update_reg_bounds(reg);
1208 }
1209
1210 static bool __reg64_bound_s32(s64 a)
1211 {
1212         if (a > S32_MIN && a < S32_MAX)
1213                 return true;
1214         return false;
1215 }
1216
1217 static bool __reg64_bound_u32(u64 a)
1218 {
1219         if (a > U32_MIN && a < U32_MAX)
1220                 return true;
1221         return false;
1222 }
1223
1224 static void __reg_combine_64_into_32(struct bpf_reg_state *reg)
1225 {
1226         __mark_reg32_unbounded(reg);
1227
1228         if (__reg64_bound_s32(reg->smin_value))
1229                 reg->s32_min_value = (s32)reg->smin_value;
1230         if (__reg64_bound_s32(reg->smax_value))
1231                 reg->s32_max_value = (s32)reg->smax_value;
1232         if (__reg64_bound_u32(reg->umin_value))
1233                 reg->u32_min_value = (u32)reg->umin_value;
1234         if (__reg64_bound_u32(reg->umax_value))
1235                 reg->u32_max_value = (u32)reg->umax_value;
1236
1237         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1238          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1239          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1240          */
1241         __reg_deduce_bounds(reg);
1242         __reg_bound_offset(reg);
1243         __update_reg_bounds(reg);
1244 }
1245
1246 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
1247 static void __mark_reg_unknown(const struct bpf_verifier_env *env,
1248                                struct bpf_reg_state *reg)
1249 {
1250         /*
1251          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
1252          * padding between 'type' and union
1253          */
1254         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
1255         reg->type = SCALAR_VALUE;
1256         reg->var_off = tnum_unknown;
1257         reg->frameno = 0;
1258         reg->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->allow_ptr_leaks;
1259         __mark_reg_unbounded(reg);
1260 }
1261
1262 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1263                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1264 {
1265         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1266                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1267                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1268                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1269                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1270                 return;
1271         }
1272         __mark_reg_unknown(env, regs + regno);
1273 }
1274
1275 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1276                                 struct bpf_reg_state *reg)
1277 {
1278         __mark_reg_unknown(env, reg);
1279         reg->type = NOT_INIT;
1280 }
1281
1282 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1283                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1284 {
1285         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1286                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1287                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1288                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1289                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1290                 return;
1291         }
1292         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1293 }
1294
1295 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1296 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1297                            struct bpf_func_state *state)
1298 {
1299         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1300         int i;
1301
1302         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1303                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1304                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1305                 regs[i].parent = NULL;
1306                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1307         }
1308
1309         /* frame pointer */
1310         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1311         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1312         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1313 }
1314
1315 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1316 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1317                             struct bpf_func_state *state,
1318                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1319 {
1320         state->callsite = callsite;
1321         state->frameno = frameno;
1322         state->subprogno = subprogno;
1323         init_reg_state(env, state);
1324 }
1325
1326 enum reg_arg_type {
1327         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1328         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1329         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1330 };
1331
1332 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1333 {
1334         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1335                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1336 }
1337
1338 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1339 {
1340         struct bpf_subprog_info *p;
1341
1342         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1343                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1344         if (!p)
1345                 return -ENOENT;
1346         return p - env->subprog_info;
1347
1348 }
1349
1350 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1351 {
1352         int insn_cnt = env->prog->len;
1353         int ret;
1354
1355         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1356                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1357                 return -EINVAL;
1358         }
1359         ret = find_subprog(env, off);
1360         if (ret >= 0)
1361                 return 0;
1362         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1363                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1364                 return -E2BIG;
1365         }
1366         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1367         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1368              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1369         return 0;
1370 }
1371
1372 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1373 {
1374         int i, ret, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1375         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1376         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1377         int insn_cnt = env->prog->len;
1378
1379         /* Add entry function. */
1380         ret = add_subprog(env, 0);
1381         if (ret < 0)
1382                 return ret;
1383
1384         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1385         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1386                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
1387                         continue;
1388                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1389                         continue;
1390                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
1391                         verbose(env, "function calls to other bpf functions are allowed for root only\n");
1392                         return -EPERM;
1393                 }
1394                 ret = add_subprog(env, i + insn[i].imm + 1);
1395                 if (ret < 0)
1396                         return ret;
1397         }
1398
1399         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1400          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1401          */
1402         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1403
1404         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1405                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1406                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1407
1408         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1409         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1410         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1411         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1412                 u8 code = insn[i].code;
1413
1414                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1415                         goto next;
1416                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1417                         goto next;
1418                 off = i + insn[i].off + 1;
1419                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1420                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1421                         return -EINVAL;
1422                 }
1423 next:
1424                 if (i == subprog_end - 1) {
1425                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1426                          * the last insn of the subprog should be either exit
1427                          * or unconditional jump back
1428                          */
1429                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1430                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1431                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1432                                 return -EINVAL;
1433                         }
1434                         subprog_start = subprog_end;
1435                         cur_subprog++;
1436                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1437                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1438                 }
1439         }
1440         return 0;
1441 }
1442
1443 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1444  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1445  */
1446 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1447                          const struct bpf_reg_state *state,
1448                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1449 {
1450         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1451         int cnt = 0;
1452
1453         while (parent) {
1454                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1455                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1456                         break;
1457                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1458                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1459                                 reg_type_str[parent->type],
1460                                 parent->var_off.value, parent->off);
1461                         return -EFAULT;
1462                 }
1463                 /* The first condition is more likely to be true than the
1464                  * second, checked it first.
1465                  */
1466                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1467                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1468                         /* The parentage chain never changes and
1469                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1470                          * There is no need to keep walking the chain again and
1471                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1472                          * This case happens when the same register is read
1473                          * multiple times without writes into it in-between.
1474                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1475                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1476                          */
1477                         break;
1478                 /* ... then we depend on parent's value */
1479                 parent->live |= flag;
1480                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1481                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1482                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1483                 state = parent;
1484                 parent = state->parent;
1485                 writes = true;
1486                 cnt++;
1487         }
1488
1489         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1490                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1491         return 0;
1492 }
1493
1494 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1495  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1496  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1497  */
1498 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1499                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1500 {
1501         u8 code, class, op;
1502
1503         code = insn->code;
1504         class = BPF_CLASS(code);
1505         op = BPF_OP(code);
1506         if (class == BPF_JMP) {
1507                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1508                  * conservatively.
1509                  */
1510                 if (op == BPF_EXIT)
1511                         return true;
1512                 if (op == BPF_CALL) {
1513                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1514                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1515                          * don't care the register def because they are anyway
1516                          * marked as NOT_INIT already.
1517                          */
1518                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1519                                 return false;
1520                         /* Helper call will reach here because of arg type
1521                          * check, conservatively return TRUE.
1522                          */
1523                         if (t == SRC_OP)
1524                                 return true;
1525
1526                         return false;
1527                 }
1528         }
1529
1530         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1531             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1532             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1533                 return true;
1534
1535         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1536                 return false;
1537
1538         if (class == BPF_LDX) {
1539                 if (t != SRC_OP)
1540                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1541                 /* LDX source must be ptr. */
1542                 return true;
1543         }
1544
1545         if (class == BPF_STX) {
1546                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1547                         return true;
1548                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1549         }
1550
1551         if (class == BPF_LD) {
1552                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1553
1554                 /* LD_IMM64 */
1555                 if (mode == BPF_IMM)
1556                         return true;
1557
1558                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1559                 if (t != SRC_OP)
1560                         return  false;
1561
1562                 /* Implicit ctx ptr. */
1563                 if (regno == BPF_REG_6)
1564                         return true;
1565
1566                 /* Explicit source could be any width. */
1567                 return true;
1568         }
1569
1570         if (class == BPF_ST)
1571                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1572                 return true;
1573
1574         /* Conservatively return true at default. */
1575         return true;
1576 }
1577
1578 /* Return TRUE if INSN doesn't have explicit value define. */
1579 static bool insn_no_def(struct bpf_insn *insn)
1580 {
1581         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1582
1583         return (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32 ||
1584                 class == BPF_STX || class == BPF_ST);
1585 }
1586
1587 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1588 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1589 {
1590         if (insn_no_def(insn))
1591                 return false;
1592
1593         return !is_reg64(env, insn, insn->dst_reg, NULL, DST_OP);
1594 }
1595
1596 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1597                            struct bpf_reg_state *reg)
1598 {
1599         s32 def_idx = reg->subreg_def;
1600
1601         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
1602                 return;
1603
1604         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
1605         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
1606         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1607 }
1608
1609 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
1610                          enum reg_arg_type t)
1611 {
1612         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
1613         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
1614         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
1615         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
1616         bool rw64;
1617
1618         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
1619                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
1620                 return -EINVAL;
1621         }
1622
1623         reg = &regs[regno];
1624         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
1625         if (t == SRC_OP) {
1626                 /* check whether register used as source operand can be read */
1627                 if (reg->type == NOT_INIT) {
1628                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
1629                         return -EACCES;
1630                 }
1631                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
1632                 if (regno == BPF_REG_FP)
1633                         return 0;
1634
1635                 if (rw64)
1636                         mark_insn_zext(env, reg);
1637
1638                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
1639                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
1640         } else {
1641                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
1642                 if (regno == BPF_REG_FP) {
1643                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
1644                         return -EACCES;
1645                 }
1646                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
1647                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
1648                 if (t == DST_OP)
1649                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1650         }
1651         return 0;
1652 }
1653
1654 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
1655 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
1656                             struct bpf_verifier_state *cur)
1657 {
1658         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
1659         struct bpf_idx_pair *p;
1660
1661         cnt++;
1662         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
1663         if (!p)
1664                 return -ENOMEM;
1665         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
1666         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
1667         cur->jmp_history = p;
1668         cur->jmp_history_cnt = cnt;
1669         return 0;
1670 }
1671
1672 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
1673  * history then previous instruction came from straight line execution.
1674  */
1675 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
1676                              u32 *history)
1677 {
1678         u32 cnt = *history;
1679
1680         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
1681                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
1682                 (*history)--;
1683         } else {
1684                 i--;
1685         }
1686         return i;
1687 }
1688
1689 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
1690  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
1691  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
1692  */
1693 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
1694                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
1695 {
1696         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
1697                 .cb_print       = verbose,
1698                 .private_data   = env,
1699         };
1700         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
1701         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
1702         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
1703         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
1704         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
1705         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
1706         u32 spi;
1707
1708         if (insn->code == 0)
1709                 return 0;
1710         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
1711                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
1712                 verbose(env, "%d: ", idx);
1713                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
1714         }
1715
1716         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
1717                 if (!(*reg_mask & dreg))
1718                         return 0;
1719                 if (opcode == BPF_MOV) {
1720                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1721                                 /* dreg = sreg
1722                                  * dreg needs precision after this insn
1723                                  * sreg needs precision before this insn
1724                                  */
1725                                 *reg_mask &= ~dreg;
1726                                 *reg_mask |= sreg;
1727                         } else {
1728                                 /* dreg = K
1729                                  * dreg needs precision after this insn.
1730                                  * Corresponding register is already marked
1731                                  * as precise=true in this verifier state.
1732                                  * No further markings in parent are necessary
1733                                  */
1734                                 *reg_mask &= ~dreg;
1735                         }
1736                 } else {
1737                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
1738                                 /* dreg += sreg
1739                                  * both dreg and sreg need precision
1740                                  * before this insn
1741                                  */
1742                                 *reg_mask |= sreg;
1743                         } /* else dreg += K
1744                            * dreg still needs precision before this insn
1745                            */
1746                 }
1747         } else if (class == BPF_LDX) {
1748                 if (!(*reg_mask & dreg))
1749                         return 0;
1750                 *reg_mask &= ~dreg;
1751
1752                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
1753                  * Load from any other memory can be zero extended.
1754                  * The desire to keep that precision is already indicated
1755                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
1756                  * No further tracking necessary.
1757                  */
1758                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
1759                         return 0;
1760                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1761                         return 0;
1762
1763                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
1764                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
1765                  * tracked with precision
1766                  */
1767                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1768                 if (spi >= 64) {
1769                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1770                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1771                         return -EFAULT;
1772                 }
1773                 *stack_mask |= 1ull << spi;
1774         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
1775                 if (*reg_mask & dreg)
1776                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
1777                          * to access memory. It means backtracking
1778                          * encountered a case of pointer subtraction.
1779                          */
1780                         return -ENOTSUPP;
1781                 /* scalars can only be spilled into stack */
1782                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
1783                         return 0;
1784                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
1785                         return 0;
1786                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
1787                 if (spi >= 64) {
1788                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
1789                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1790                         return -EFAULT;
1791                 }
1792                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
1793                         return 0;
1794                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
1795                 if (class == BPF_STX)
1796                         *reg_mask |= sreg;
1797         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
1798                 if (opcode == BPF_CALL) {
1799                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1800                                 return -ENOTSUPP;
1801                         /* regular helper call sets R0 */
1802                         *reg_mask &= ~1;
1803                         if (*reg_mask & 0x3f) {
1804                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
1805                                  * they should have been found already.
1806                                  */
1807                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
1808                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
1809                                 return -EFAULT;
1810                         }
1811                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
1812                         return -ENOTSUPP;
1813                 }
1814         } else if (class == BPF_LD) {
1815                 if (!(*reg_mask & dreg))
1816                         return 0;
1817                 *reg_mask &= ~dreg;
1818                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
1819                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
1820                  * into parent is necessary
1821                  */
1822                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
1823                         /* to be analyzed */
1824                         return -ENOTSUPP;
1825         }
1826         return 0;
1827 }
1828
1829 /* the scalar precision tracking algorithm:
1830  * . at the start all registers have precise=false.
1831  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
1832  * . once precise value of the scalar register is used in:
1833  *   .  ptr + scalar alu
1834  *   . if (scalar cond K|scalar)
1835  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
1836  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
1837  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
1838  *   should be precise.
1839  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
1840  *   are equivalent if both are not precise.
1841  *
1842  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
1843  * since many different registers and stack slots could have been
1844  * used to compute single precise scalar.
1845  *
1846  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
1847  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
1848  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
1849  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
1850  *
1851  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
1852  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
1853  * All other branches will be explored for needing precision later.
1854  *
1855  * The backtracking needs to deal with cases like:
1856  *   R8=map_value(id=0,off=0,ks=4,vs=1952,imm=0) R9_w=map_value(id=0,off=40,ks=4,vs=1952,imm=0)
1857  * r9 -= r8
1858  * r5 = r9
1859  * if r5 > 0x79f goto pc+7
1860  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
1861  * r5 += 1
1862  * ...
1863  * call bpf_perf_event_output#25
1864  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
1865  *
1866  * and this case:
1867  * r6 = 1
1868  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
1869  * r0 += r6
1870  * if r0 == 0 goto
1871  *
1872  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
1873  *
1874  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
1875  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
1876  * may incorrectly prune callers. This is similar to
1877  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
1878  *
1879  * For now backtracking falls back into conservative marking.
1880  */
1881 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
1882                                      struct bpf_verifier_state *st)
1883 {
1884         struct bpf_func_state *func;
1885         struct bpf_reg_state *reg;
1886         int i, j;
1887
1888         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
1889          * pop_stack may still get !precise scalars.
1890          */
1891         for (; st; st = st->parent)
1892                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
1893                         func = st->frame[i];
1894                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
1895                                 reg = &func->regs[j];
1896                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1897                                         continue;
1898                                 reg->precise = true;
1899                         }
1900                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
1901                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
1902                                         continue;
1903                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
1904                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
1905                                         continue;
1906                                 reg->precise = true;
1907                         }
1908                 }
1909 }
1910
1911 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
1912                                   int spi)
1913 {
1914         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
1915         int first_idx = st->first_insn_idx;
1916         int last_idx = env->insn_idx;
1917         struct bpf_func_state *func;
1918         struct bpf_reg_state *reg;
1919         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
1920         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
1921         bool skip_first = true;
1922         bool new_marks = false;
1923         int i, err;
1924
1925         if (!env->allow_ptr_leaks)
1926                 /* backtracking is root only for now */
1927                 return 0;
1928
1929         func = st->frame[st->curframe];
1930         if (regno >= 0) {
1931                 reg = &func->regs[regno];
1932                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1933                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
1934                         return -EFAULT;
1935                 }
1936                 if (!reg->precise)
1937                         new_marks = true;
1938                 else
1939                         reg_mask = 0;
1940                 reg->precise = true;
1941         }
1942
1943         while (spi >= 0) {
1944                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
1945                         stack_mask = 0;
1946                         break;
1947                 }
1948                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
1949                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
1950                         stack_mask = 0;
1951                         break;
1952                 }
1953                 if (!reg->precise)
1954                         new_marks = true;
1955                 else
1956                         stack_mask = 0;
1957                 reg->precise = true;
1958                 break;
1959         }
1960
1961         if (!new_marks)
1962                 return 0;
1963         if (!reg_mask && !stack_mask)
1964                 return 0;
1965         for (;;) {
1966                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
1967                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
1968
1969                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
1970                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
1971                 for (i = last_idx;;) {
1972                         if (skip_first) {
1973                                 err = 0;
1974                                 skip_first = false;
1975                         } else {
1976                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
1977                         }
1978                         if (err == -ENOTSUPP) {
1979                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
1980                                 return 0;
1981                         } else if (err) {
1982                                 return err;
1983                         }
1984                         if (!reg_mask && !stack_mask)
1985                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
1986                                  * Since this state is already marked, just return.
1987                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
1988                                  */
1989                                 return 0;
1990                         if (i == first_idx)
1991                                 break;
1992                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
1993                         if (i >= env->prog->len) {
1994                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
1995                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
1996                                  * to backtrack.
1997                                  * It means the backtracking missed the spot where
1998                                  * particular register was initialized with a constant.
1999                                  */
2000                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
2001                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2002                                 return -EFAULT;
2003                         }
2004                 }
2005                 st = st->parent;
2006                 if (!st)
2007                         break;
2008
2009                 new_marks = false;
2010                 func = st->frame[st->curframe];
2011                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
2012                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
2013                         reg = &func->regs[i];
2014                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2015                                 reg_mask &= ~(1u << i);
2016                                 continue;
2017                         }
2018                         if (!reg->precise)
2019                                 new_marks = true;
2020                         reg->precise = true;
2021                 }
2022
2023                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
2024                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
2025                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
2026                                 /* the sequence of instructions:
2027                                  * 2: (bf) r3 = r10
2028                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
2029                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
2030                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
2031                                  * as a single block.
2032                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
2033                                  * stack access, so at the end of backtracking
2034                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
2035                                  * However the parent state may not have accessed
2036                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
2037                                  * In such case fallback to conservative.
2038                                  */
2039                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2040                                 return 0;
2041                         }
2042
2043                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2044                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2045                                 continue;
2046                         }
2047                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
2048                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2049                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2050                                 continue;
2051                         }
2052                         if (!reg->precise)
2053                                 new_marks = true;
2054                         reg->precise = true;
2055                 }
2056                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2057                         print_verifier_state(env, func);
2058                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
2059                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
2060                                 reg_mask, stack_mask);
2061                 }
2062
2063                 if (!reg_mask && !stack_mask)
2064                         break;
2065                 if (!new_marks)
2066                         break;
2067
2068                 last_idx = st->last_insn_idx;
2069                 first_idx = st->first_insn_idx;
2070         }
2071         return 0;
2072 }
2073
2074 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2075 {
2076         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
2077 }
2078
2079 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
2080 {
2081         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
2082 }
2083
2084 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
2085 {
2086         switch (type) {
2087         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2088         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
2089         case PTR_TO_STACK:
2090         case PTR_TO_CTX:
2091         case PTR_TO_PACKET:
2092         case PTR_TO_PACKET_META:
2093         case PTR_TO_PACKET_END:
2094         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2095         case CONST_PTR_TO_MAP:
2096         case PTR_TO_SOCKET:
2097         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
2098         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2099         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
2100         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2101         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
2102         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2103         case PTR_TO_BTF_ID:
2104                 return true;
2105         default:
2106                 return false;
2107         }
2108 }
2109
2110 /* Does this register contain a constant zero? */
2111 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
2112 {
2113         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
2114 }
2115
2116 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
2117 {
2118         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
2119 }
2120
2121 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2122                                const struct bpf_reg_state *reg)
2123 {
2124         if (allow_ptr_leaks)
2125                 return false;
2126
2127         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2128 }
2129
2130 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
2131                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
2132 {
2133         int i;
2134
2135         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
2136         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2137
2138         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2139                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
2140 }
2141
2142 /* check_stack_read/write functions track spill/fill of registers,
2143  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
2144  */
2145 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
2146                              struct bpf_func_state *state, /* func where register points to */
2147                              int off, int size, int value_regno, int insn_idx)
2148 {
2149         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2150         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
2151         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
2152         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
2153
2154         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
2155                                  state->acquired_refs, true);
2156         if (err)
2157                 return err;
2158         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
2159          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
2160          */
2161         if (!env->allow_ptr_leaks &&
2162             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2163             size != BPF_REG_SIZE) {
2164                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
2165                 return -EACCES;
2166         }
2167
2168         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2169         if (value_regno >= 0)
2170                 reg = &cur->regs[value_regno];
2171
2172         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_const(reg) &&
2173             !register_is_null(reg) && env->allow_ptr_leaks) {
2174                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
2175                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
2176                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
2177                          * scalar via different register has to be conervative.
2178                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
2179                          * that contributed into 'reg' being a constant.
2180                          */
2181                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2182                         if (err)
2183                                 return err;
2184                 }
2185                 save_register_state(state, spi, reg);
2186         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
2187                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
2188                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2189                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
2190                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
2191                         return -EACCES;
2192                 }
2193
2194                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
2195                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
2196                         return -EINVAL;
2197                 }
2198
2199                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
2200                         bool sanitize = false;
2201
2202                         if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2203                             register_is_const(&state->stack[spi].spilled_ptr))
2204                                 sanitize = true;
2205                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2206                                 if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC) {
2207                                         sanitize = true;
2208                                         break;
2209                                 }
2210                         if (sanitize) {
2211                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
2212                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
2213
2214                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
2215                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
2216                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
2217                                  * (speculative store bypass)
2218                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
2219                                  * store of zero.
2220                                  */
2221                                 if (*poff && *poff != soff) {
2222                                         /* disallow programs where single insn stores
2223                                          * into two different stack slots, since verifier
2224                                          * cannot sanitize them
2225                                          */
2226                                         verbose(env,
2227                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
2228                                                 insn_idx, *poff, soff);
2229                                         return -EINVAL;
2230                                 }
2231                                 *poff = soff;
2232                         }
2233                 }
2234                 save_register_state(state, spi, reg);
2235         } else {
2236                 u8 type = STACK_MISC;
2237
2238                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
2239                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2240                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
2241                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
2242                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2243                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
2244
2245                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
2246                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
2247                  * when stack slots are partially written.
2248                  * This heuristic means that read propagation will be
2249                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
2250                  * to stack slots all the way to first state when programs
2251                  * writes+reads less than 8 bytes
2252                  */
2253                 if (size == BPF_REG_SIZE)
2254                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2255
2256                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
2257                 if (reg && register_is_null(reg)) {
2258                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2259                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2260                         if (err)
2261                                 return err;
2262                         type = STACK_ZERO;
2263                 }
2264
2265                 /* Mark slots affected by this stack write. */
2266                 for (i = 0; i < size; i++)
2267                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2268                                 type;
2269         }
2270         return 0;
2271 }
2272
2273 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2274                             struct bpf_func_state *reg_state /* func where register points to */,
2275                             int off, int size, int value_regno)
2276 {
2277         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2278         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2279         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2280         struct bpf_reg_state *reg;
2281         u8 *stype;
2282
2283         if (reg_state->allocated_stack <= slot) {
2284                 verbose(env, "invalid read from stack off %d+0 size %d\n",
2285                         off, size);
2286                 return -EACCES;
2287         }
2288         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2289         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2290
2291         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2292                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2293                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2294                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2295                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2296                                 return -EACCES;
2297                         }
2298                         if (value_regno >= 0) {
2299                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2300                                 state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2301                         }
2302                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2303                         return 0;
2304                 }
2305                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2306                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2307                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2308                                 return -EACCES;
2309                         }
2310                 }
2311
2312                 if (value_regno >= 0) {
2313                         /* restore register state from stack */
2314                         state->regs[value_regno] = *reg;
2315                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2316                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2317                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2318                          */
2319                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2320                 } else if (__is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg)) {
2321                         /* If value_regno==-1, the caller is asking us whether
2322                          * it is acceptable to use this value as a SCALAR_VALUE
2323                          * (e.g. for XADD).
2324                          * We must not allow unprivileged callers to do that
2325                          * with spilled pointers.
2326                          */
2327                         verbose(env, "leaking pointer from stack off %d\n",
2328                                 off);
2329                         return -EACCES;
2330                 }
2331                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2332         } else {
2333                 int zeros = 0;
2334
2335                 for (i = 0; i < size; i++) {
2336                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC)
2337                                 continue;
2338                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO) {
2339                                 zeros++;
2340                                 continue;
2341                         }
2342                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2343                                 off, i, size);
2344                         return -EACCES;
2345                 }
2346                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2347                 if (value_regno >= 0) {
2348                         if (zeros == size) {
2349                                 /* any size read into register is zero extended,
2350                                  * so the whole register == const_zero
2351                                  */
2352                                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[value_regno]);
2353                                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2354                                  * so mark it precise here, so that later
2355                                  * backtracking can stop here.
2356                                  * Backtracking may not need this if this register
2357                                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2358                                  * Forward propagation of precise flag is not
2359                                  * necessary either. This mark is only to stop
2360                                  * backtracking. Any register that contributed
2361                                  * to const 0 was marked precise before spill.
2362                                  */
2363                                 state->regs[value_regno].precise = true;
2364                         } else {
2365                                 /* have read misc data from the stack */
2366                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, value_regno);
2367                         }
2368                         state->regs[value_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2369                 }
2370         }
2371         return 0;
2372 }
2373
2374 static int check_stack_access(struct bpf_verifier_env *env,
2375                               const struct bpf_reg_state *reg,
2376                               int off, int size)
2377 {
2378         /* Stack accesses must be at a fixed offset, so that we
2379          * can determine what type of data were returned. See
2380          * check_stack_read().
2381          */
2382         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
2383                 char tn_buf[48];
2384
2385                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2386                 verbose(env, "variable stack access var_off=%s off=%d size=%d\n",
2387                         tn_buf, off, size);
2388                 return -EACCES;
2389         }
2390
2391         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
2392                 verbose(env, "invalid stack off=%d size=%d\n", off, size);
2393                 return -EACCES;
2394         }
2395
2396         return 0;
2397 }
2398
2399 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2400                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
2401 {
2402         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2403         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2404         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
2405
2406         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
2407                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2408                         map->value_size, off, size);
2409                 return -EACCES;
2410         }
2411
2412         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
2413                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2414                         map->value_size, off, size);
2415                 return -EACCES;
2416         }
2417
2418         return 0;
2419 }
2420
2421 /* check read/write into map element returned by bpf_map_lookup_elem() */
2422 static int __check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2423                               int size, bool zero_size_allowed)
2424 {
2425         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2426         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
2427
2428         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2429             off + size > map->value_size) {
2430                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
2431                         map->value_size, off, size);
2432                 return -EACCES;
2433         }
2434         return 0;
2435 }
2436
2437 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
2438 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2439                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
2440 {
2441         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2442         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2443         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
2444         int err;
2445
2446         /* We may have adjusted the register to this map value, so we
2447          * need to try adding each of min_value and max_value to off
2448          * to make sure our theoretical access will be safe.
2449          */
2450         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2451                 print_verifier_state(env, state);
2452
2453         /* The minimum value is only important with signed
2454          * comparisons where we can't assume the floor of a
2455          * value is 0.  If we are using signed variables for our
2456          * index'es we need to make sure that whatever we use
2457          * will have a set floor within our range.
2458          */
2459         if (reg->smin_value < 0 &&
2460             (reg->smin_value == S64_MIN ||
2461              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
2462               reg->smin_value + off < 0)) {
2463                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2464                         regno);
2465                 return -EACCES;
2466         }
2467         err = __check_map_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
2468                                  zero_size_allowed);
2469         if (err) {
2470                 verbose(env, "R%d min value is outside of the array range\n",
2471                         regno);
2472                 return err;
2473         }
2474
2475         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
2476          * sure we won't do bad things.
2477          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
2478          */
2479         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
2480                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any array access into a map\n",
2481                         regno);
2482                 return -EACCES;
2483         }
2484         err = __check_map_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
2485                                  zero_size_allowed);
2486         if (err)
2487                 verbose(env, "R%d max value is outside of the array range\n",
2488                         regno);
2489
2490         if (map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr)) {
2491                 u32 lock = reg->map_ptr->spin_lock_off;
2492
2493                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
2494                  * load/store reject this program.
2495                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
2496                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
2497                  */
2498                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
2499                      lock < reg->umax_value + off + size) {
2500                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
2501                         return -EACCES;
2502                 }
2503         }
2504         return err;
2505 }
2506
2507 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
2508
2509 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
2510                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
2511                                        enum bpf_access_type t)
2512 {
2513         switch (env->prog->type) {
2514         /* Program types only with direct read access go here! */
2515         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
2516         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
2517         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
2518         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
2519         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
2520         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
2521                 if (t == BPF_WRITE)
2522                         return false;
2523                 /* fallthrough */
2524
2525         /* Program types with direct read + write access go here! */
2526         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
2527         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
2528         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
2529         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
2530         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
2531         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
2532                 if (meta)
2533                         return meta->pkt_access;
2534
2535                 env->seen_direct_write = true;
2536                 return true;
2537
2538         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
2539                 if (t == BPF_WRITE)
2540                         env->seen_direct_write = true;
2541
2542                 return true;
2543
2544         default:
2545                 return false;
2546         }
2547 }
2548
2549 static int __check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2550                                  int off, int size, bool zero_size_allowed)
2551 {
2552         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2553         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2554
2555         if (off < 0 || size < 0 || (size == 0 && !zero_size_allowed) ||
2556             (u64)off + size > reg->range) {
2557                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
2558                         off, size, regno, reg->id, reg->off, reg->range);
2559                 return -EACCES;
2560         }
2561         return 0;
2562 }
2563
2564 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
2565                                int size, bool zero_size_allowed)
2566 {
2567         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2568         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2569         int err;
2570
2571         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
2572          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
2573          * offset.
2574          */
2575
2576         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
2577          * detail to prove they're safe.
2578          */
2579         if (reg->smin_value < 0) {
2580                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2581                         regno);
2582                 return -EACCES;
2583         }
2584         err = __check_packet_access(env, regno, off, size, zero_size_allowed);
2585         if (err) {
2586                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
2587                 return err;
2588         }
2589
2590         /* __check_packet_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
2591          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
2592          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
2593          * that __check_packet_access would have rejected this pkt access.
2594          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
2595          */
2596         env->prog->aux->max_pkt_offset =
2597                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
2598                       off + reg->umax_value + size - 1);
2599
2600         return err;
2601 }
2602
2603 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
2604 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
2605                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type,
2606                             u32 *btf_id)
2607 {
2608         struct bpf_insn_access_aux info = {
2609                 .reg_type = *reg_type,
2610                 .log = &env->log,
2611         };
2612
2613         if (env->ops->is_valid_access &&
2614             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
2615                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
2616                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
2617                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
2618                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
2619                  * will only allow for whole field access and rejects any other
2620                  * type of narrower access.
2621                  */
2622                 *reg_type = info.reg_type;
2623
2624                 if (*reg_type == PTR_TO_BTF_ID)
2625                         *btf_id = info.btf_id;
2626                 else
2627                         env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
2628                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
2629                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
2630                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
2631                 return 0;
2632         }
2633
2634         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
2635         return -EACCES;
2636 }
2637
2638 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
2639                                   int size)
2640 {
2641         if (size < 0 || off < 0 ||
2642             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
2643                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
2644                         off, size);
2645                 return -EACCES;
2646         }
2647         return 0;
2648 }
2649
2650 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
2651                              u32 regno, int off, int size,
2652                              enum bpf_access_type t)
2653 {
2654         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
2655         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
2656         struct bpf_insn_access_aux info = {};
2657         bool valid;
2658
2659         if (reg->smin_value < 0) {
2660                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
2661                         regno);
2662                 return -EACCES;
2663         }
2664
2665         switch (reg->type) {
2666         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2667                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
2668                 break;
2669         case PTR_TO_SOCKET:
2670                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2671                 break;
2672         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2673                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2674                 break;
2675         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2676                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
2677                 break;
2678         default:
2679                 valid = false;
2680         }
2681
2682
2683         if (valid) {
2684                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
2685                         info.ctx_field_size;
2686                 return 0;
2687         }
2688
2689         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
2690                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
2691
2692         return -EACCES;
2693 }
2694
2695 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2696 {
2697         return cur_regs(env) + regno;
2698 }
2699
2700 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2701 {
2702         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
2703 }
2704
2705 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2706 {
2707         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2708
2709         return reg->type == PTR_TO_CTX;
2710 }
2711
2712 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2713 {
2714         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2715
2716         return type_is_sk_pointer(reg->type);
2717 }
2718
2719 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2720 {
2721         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2722
2723         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
2724 }
2725
2726 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2727 {
2728         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
2729
2730         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
2731         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
2732 }
2733
2734 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2735                                    const struct bpf_reg_state *reg,
2736                                    int off, int size, bool strict)
2737 {
2738         struct tnum reg_off;
2739         int ip_align;
2740
2741         /* Byte size accesses are always allowed. */
2742         if (!strict || size == 1)
2743                 return 0;
2744
2745         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
2746          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
2747          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
2748          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
2749          * to this code only in strict mode where we want to emulate
2750          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
2751          * unconditional IP align value of '2'.
2752          */
2753         ip_align = 2;
2754
2755         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
2756         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2757                 char tn_buf[48];
2758
2759                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2760                 verbose(env,
2761                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
2762                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
2763                 return -EACCES;
2764         }
2765
2766         return 0;
2767 }
2768
2769 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2770                                        const struct bpf_reg_state *reg,
2771                                        const char *pointer_desc,
2772                                        int off, int size, bool strict)
2773 {
2774         struct tnum reg_off;
2775
2776         /* Byte size accesses are always allowed. */
2777         if (!strict || size == 1)
2778                 return 0;
2779
2780         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
2781         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
2782                 char tn_buf[48];
2783
2784                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2785                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
2786                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
2787                 return -EACCES;
2788         }
2789
2790         return 0;
2791 }
2792
2793 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
2794                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
2795                                int size, bool strict_alignment_once)
2796 {
2797         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
2798         const char *pointer_desc = "";
2799
2800         switch (reg->type) {
2801         case PTR_TO_PACKET:
2802         case PTR_TO_PACKET_META:
2803                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
2804                  * right in front, treat it the very same way.
2805                  */
2806                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
2807         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2808                 pointer_desc = "flow keys ";
2809                 break;
2810         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2811                 pointer_desc = "value ";
2812                 break;
2813         case PTR_TO_CTX:
2814                 pointer_desc = "context ";
2815                 break;
2816         case PTR_TO_STACK:
2817                 pointer_desc = "stack ";
2818                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write()
2819                  * and check_stack_read() relies on stack accesses being
2820                  * aligned.
2821                  */
2822                 strict = true;
2823                 break;
2824         case PTR_TO_SOCKET:
2825                 pointer_desc = "sock ";
2826                 break;
2827         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2828                 pointer_desc = "sock_common ";
2829                 break;
2830         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2831                 pointer_desc = "tcp_sock ";
2832                 break;
2833         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2834                 pointer_desc = "xdp_sock ";
2835                 break;
2836         default:
2837                 break;
2838         }
2839         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
2840                                            strict);
2841 }
2842
2843 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2844                               const struct bpf_func_state *func,
2845                               int off)
2846 {
2847         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
2848
2849         if (stack >= -off)
2850                 return 0;
2851
2852         /* update known max for given subprogram */
2853         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
2854         return 0;
2855 }
2856
2857 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
2858  * and recursively walk all callees that given function can call.
2859  * Ignore jump and exit insns.
2860  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
2861  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
2862  */
2863 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
2864 {
2865         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
2866         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
2867         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
2868         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
2869         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
2870
2871 process_func:
2872         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
2873          * of interpreter stack size
2874          */
2875         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2876         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
2877                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
2878                         frame + 1, depth);
2879                 return -EACCES;
2880         }
2881 continue_func:
2882         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
2883         for (; i < subprog_end; i++) {
2884                 if (insn[i].code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
2885                         continue;
2886                 if (insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
2887                         continue;
2888                 /* remember insn and function to return to */
2889                 ret_insn[frame] = i + 1;
2890                 ret_prog[frame] = idx;
2891
2892                 /* find the callee */
2893                 i = i + insn[i].imm + 1;
2894                 idx = find_subprog(env, i);
2895                 if (idx < 0) {
2896                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2897                                   i);
2898                         return -EFAULT;
2899                 }
2900                 frame++;
2901                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
2902                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
2903                                 frame);
2904                         return -E2BIG;
2905                 }
2906                 goto process_func;
2907         }
2908         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
2909          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
2910          */
2911         if (frame == 0)
2912                 return 0;
2913         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
2914         frame--;
2915         i = ret_insn[frame];
2916         idx = ret_prog[frame];
2917         goto continue_func;
2918 }
2919
2920 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
2921 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
2922                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
2923 {
2924         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
2925
2926         subprog = find_subprog(env, start);
2927         if (subprog < 0) {
2928                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
2929                           start);
2930                 return -EFAULT;
2931         }
2932         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
2933 }
2934 #endif
2935
2936 int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
2937                   const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
2938 {
2939         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
2940          * its original, unmodified form.
2941          */
2942
2943         if (reg->off) {
2944                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
2945                         regno, reg->off);
2946                 return -EACCES;
2947         }
2948
2949         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2950                 char tn_buf[48];
2951
2952                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2953                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
2954                 return -EACCES;
2955         }
2956
2957         return 0;
2958 }
2959
2960 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
2961                                   const struct bpf_reg_state *reg,
2962                                   int regno, int off, int size)
2963 {
2964         if (off < 0) {
2965                 verbose(env,
2966                         "R%d invalid tracepoint buffer access: off=%d, size=%d",
2967                         regno, off, size);
2968                 return -EACCES;
2969         }
2970         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
2971                 char tn_buf[48];
2972
2973                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
2974                 verbose(env,
2975                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s",
2976                         regno, off, tn_buf);
2977                 return -EACCES;
2978         }
2979         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
2980                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
2981
2982         return 0;
2983 }
2984
2985 /* BPF architecture zero extends alu32 ops into 64-bit registesr */
2986 static void zext_32_to_64(struct bpf_reg_state *reg)
2987 {
2988         reg->var_off = tnum_subreg(reg->var_off);
2989         __reg_assign_32_into_64(reg);
2990 }
2991
2992 /* truncate register to smaller size (in bytes)
2993  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
2994  */
2995 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
2996 {
2997         u64 mask;
2998
2999         /* clear high bits in bit representation */
3000         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
3001
3002         /* fix arithmetic bounds */
3003         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
3004         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
3005                 reg->umin_value &= mask;
3006                 reg->umax_value &= mask;
3007         } else {
3008                 reg->umin_value = 0;
3009                 reg->umax_value = mask;
3010         }
3011         reg->smin_value = reg->umin_value;
3012         reg->smax_value = reg->umax_value;
3013
3014         /* If size is smaller than 32bit register the 32bit register
3015          * values are also truncated so we push 64-bit bounds into
3016          * 32-bit bounds. Above were truncated < 32-bits already.
3017          */
3018         if (size >= 4)
3019                 return;
3020         __reg_combine_64_into_32(reg);
3021 }
3022
3023 static bool bpf_map_is_rdonly(const struct bpf_map *map)
3024 {
3025         return (map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) && map->frozen;
3026 }
3027
3028 static int bpf_map_direct_read(struct bpf_map *map, int off, int size, u64 *val)
3029 {
3030         void *ptr;
3031         u64 addr;
3032         int err;
3033
3034         err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
3035         if (err)
3036                 return err;
3037         ptr = (void *)(long)addr + off;
3038
3039         switch (size) {
3040         case sizeof(u8):
3041                 *val = (u64)*(u8 *)ptr;
3042                 break;
3043         case sizeof(u16):
3044                 *val = (u64)*(u16 *)ptr;
3045                 break;
3046         case sizeof(u32):
3047                 *val = (u64)*(u32 *)ptr;
3048                 break;
3049         case sizeof(u64):
3050                 *val = *(u64 *)ptr;
3051                 break;
3052         default:
3053                 return -EINVAL;
3054         }
3055         return 0;
3056 }
3057
3058 static int check_ptr_to_btf_access(struct bpf_verifier_env *env,
3059                                    struct bpf_reg_state *regs,
3060                                    int regno, int off, int size,
3061                                    enum bpf_access_type atype,
3062                                    int value_regno)
3063 {
3064         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3065         const struct btf_type *t = btf_type_by_id(btf_vmlinux, reg->btf_id);
3066         const char *tname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, t->name_off);
3067         u32 btf_id;
3068         int ret;
3069
3070         if (off < 0) {
3071                 verbose(env,
3072                         "R%d is ptr_%s invalid negative access: off=%d\n",
3073                         regno, tname, off);
3074                 return -EACCES;
3075         }
3076         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3077                 char tn_buf[48];
3078
3079                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3080                 verbose(env,
3081                         "R%d is ptr_%s invalid variable offset: off=%d, var_off=%s\n",
3082                         regno, tname, off, tn_buf);
3083                 return -EACCES;
3084         }
3085
3086         if (env->ops->btf_struct_access) {
3087                 ret = env->ops->btf_struct_access(&env->log, t, off, size,
3088                                                   atype, &btf_id);
3089         } else {
3090                 if (atype != BPF_READ) {
3091                         verbose(env, "only read is supported\n");
3092                         return -EACCES;
3093                 }
3094
3095                 ret = btf_struct_access(&env->log, t, off, size, atype,
3096                                         &btf_id);
3097         }
3098
3099         if (ret < 0)
3100                 return ret;
3101
3102         if (atype == BPF_READ && value_regno >= 0) {
3103                 if (ret == SCALAR_VALUE) {
3104                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3105                         return 0;
3106                 }
3107                 mark_reg_known_zero(env, regs, value_regno);
3108                 regs[value_regno].type = PTR_TO_BTF_ID;
3109                 regs[value_regno].btf_id = btf_id;
3110         }
3111
3112         return 0;
3113 }
3114
3115 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
3116  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
3117  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
3118  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
3119  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
3120  */
3121 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
3122                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
3123                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
3124 {
3125         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3126         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3127         struct bpf_func_state *state;
3128         int size, err = 0;
3129
3130         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
3131         if (size < 0)
3132                 return size;
3133
3134         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
3135         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
3136         if (err)
3137                 return err;
3138
3139         /* for access checks, reg->off is just part of off */
3140         off += reg->off;
3141
3142         if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
3143                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
3144                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
3145                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
3146                         return -EACCES;
3147                 }
3148                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
3149                 if (err)
3150                         return err;
3151                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
3152                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
3153                         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3154
3155                         /* if map is read-only, track its contents as scalars */
3156                         if (tnum_is_const(reg->var_off) &&
3157                             bpf_map_is_rdonly(map) &&
3158                             map->ops->map_direct_value_addr) {
3159                                 int map_off = off + reg->var_off.value;
3160                                 u64 val = 0;
3161
3162                                 err = bpf_map_direct_read(map, map_off, size,
3163                                                           &val);
3164                                 if (err)
3165                                         return err;
3166
3167                                 regs[value_regno].type = SCALAR_VALUE;
3168                                 __mark_reg_known(&regs[value_regno], val);
3169                         } else {
3170                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3171                         }
3172                 }
3173         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
3174                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
3175                 u32 btf_id = 0;
3176
3177                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
3178                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
3179                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
3180                         return -EACCES;
3181                 }
3182
3183                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
3184                 if (err < 0)
3185                         return err;
3186
3187                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type, &btf_id);
3188                 if (err)
3189                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
3190                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
3191                         /* ctx access returns either a scalar, or a
3192                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
3193                          * case, we know the offset is zero.
3194                          */
3195                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
3196                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3197                         } else {
3198                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
3199                                                     value_regno);
3200                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
3201                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
3202                                 /* A load of ctx field could have different
3203                                  * actual load size with the one encoded in the
3204                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
3205                                  * a sub-register.
3206                                  */
3207                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
3208                                 if (reg_type == PTR_TO_BTF_ID)
3209                                         regs[value_regno].btf_id = btf_id;
3210                         }
3211                         regs[value_regno].type = reg_type;
3212                 }
3213
3214         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
3215                 off += reg->var_off.value;
3216                 err = check_stack_access(env, reg, off, size);
3217                 if (err)
3218                         return err;
3219
3220                 state = func(env, reg);
3221                 err = update_stack_depth(env, state, off);
3222                 if (err)
3223                         return err;
3224
3225                 if (t == BPF_WRITE)
3226                         err = check_stack_write(env, state, off, size,
3227                                                 value_regno, insn_idx);
3228                 else
3229                         err = check_stack_read(env, state, off, size,
3230                                                value_regno);
3231         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
3232                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
3233                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
3234                         return -EACCES;
3235                 }
3236                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
3237                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
3238                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
3239                                 value_regno);
3240                         return -EACCES;
3241                 }
3242                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
3243                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
3244                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3245         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
3246                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
3247                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
3248                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
3249                                 value_regno);
3250                         return -EACCES;
3251                 }
3252
3253                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
3254                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
3255                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3256         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
3257                 if (t == BPF_WRITE) {
3258                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
3259                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
3260                         return -EACCES;
3261                 }
3262                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
3263                 if (!err && value_regno >= 0)
3264                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3265         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
3266                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
3267                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
3268                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
3269         } else if (reg->type == PTR_TO_BTF_ID) {
3270                 err = check_ptr_to_btf_access(env, regs, regno, off, size, t,
3271                                               value_regno);
3272         } else {
3273                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
3274                         reg_type_str[reg->type]);
3275                 return -EACCES;
3276         }
3277
3278         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
3279             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
3280                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
3281                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
3282         }
3283         return err;
3284 }
3285
3286 static int check_xadd(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
3287 {
3288         int err;
3289
3290         if ((BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) ||
3291             insn->imm != 0) {
3292                 verbose(env, "BPF_XADD uses reserved fields\n");
3293                 return -EINVAL;
3294         }
3295
3296         /* check src1 operand */
3297         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
3298         if (err)
3299                 return err;
3300
3301         /* check src2 operand */
3302         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
3303         if (err)
3304                 return err;
3305
3306         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
3307                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
3308                 return -EACCES;
3309         }
3310
3311         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
3312             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
3313             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
3314             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
3315                 verbose(env, "BPF_XADD stores into R%d %s is not allowed\n",
3316                         insn->dst_reg,
3317                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
3318                 return -EACCES;
3319         }
3320
3321         /* check whether atomic_add can read the memory */
3322         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3323                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, -1, true);
3324         if (err)
3325                 return err;
3326
3327         /* check whether atomic_add can write into the same memory */
3328         return check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
3329                                 BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
3330 }
3331
3332 static int __check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3333                                   int off, int access_size,
3334                                   bool zero_size_allowed)
3335 {
3336         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3337
3338         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK || off + access_size > 0 ||
3339             access_size < 0 || (access_size == 0 && !zero_size_allowed)) {
3340                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3341                         verbose(env, "invalid stack type R%d off=%d access_size=%d\n",
3342                                 regno, off, access_size);
3343                 } else {
3344                         char tn_buf[48];
3345
3346                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3347                         verbose(env, "invalid stack type R%d var_off=%s access_size=%d\n",
3348                                 regno, tn_buf, access_size);
3349                 }
3350                 return -EACCES;
3351         }
3352         return 0;
3353 }
3354
3355 /* when register 'regno' is passed into function that will read 'access_size'
3356  * bytes from that pointer, make sure that it's within stack boundary
3357  * and all elements of stack are initialized.
3358  * Unlike most pointer bounds-checking functions, this one doesn't take an
3359  * 'off' argument, so it has to add in reg->off itself.
3360  */
3361 static int check_stack_boundary(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3362                                 int access_size, bool zero_size_allowed,
3363                                 struct bpf_call_arg_meta *meta)
3364 {
3365         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3366         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3367         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
3368
3369         if (reg->type != PTR_TO_STACK) {
3370                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
3371                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
3372                     register_is_null(reg))
3373                         return 0;
3374
3375                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3376                         reg_type_str[reg->type],
3377                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
3378                 return -EACCES;
3379         }
3380
3381         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3382                 min_off = max_off = reg->var_off.value + reg->off;
3383                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3384                                              zero_size_allowed);
3385                 if (err)
3386                         return err;
3387         } else {
3388                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
3389                  * simplicity since it requires corresponding support in
3390                  * Spectre masking for stack ALU.
3391                  * See also retrieve_ptr_limit().
3392                  */
3393                 if (!env->allow_ptr_leaks) {
3394                         char tn_buf[48];
3395
3396                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3397                         verbose(env, "R%d indirect variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
3398                                 regno, tn_buf);
3399                         return -EACCES;
3400                 }
3401                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
3402                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
3403                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
3404                  * helper return since specific bounds are unknown what may
3405                  * cause uninitialized stack leaking.
3406                  */
3407                 if (meta && meta->raw_mode)
3408                         meta = NULL;
3409
3410                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
3411                     reg->smax_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
3412                         verbose(env, "R%d unbounded indirect variable offset stack access\n",
3413                                 regno);
3414                         return -EACCES;
3415                 }
3416                 min_off = reg->smin_value + reg->off;
3417                 max_off = reg->smax_value + reg->off;
3418                 err = __check_stack_boundary(env, regno, min_off, access_size,
3419                                              zero_size_allowed);
3420                 if (err) {
3421                         verbose(env, "R%d min value is outside of stack bound\n",
3422                                 regno);
3423                         return err;
3424                 }
3425                 err = __check_stack_boundary(env, regno, max_off, access_size,
3426                                              zero_size_allowed);
3427                 if (err) {
3428                         verbose(env, "R%d max value is outside of stack bound\n",
3429                                 regno);
3430                         return err;
3431                 }
3432         }
3433
3434         if (meta && meta->raw_mode) {
3435                 meta->access_size = access_size;
3436                 meta->regno = regno;
3437                 return 0;
3438         }
3439
3440         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
3441                 u8 *stype;
3442
3443                 slot = -i - 1;
3444                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
3445                 if (state->allocated_stack <= slot)
3446                         goto err;
3447                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
3448                 if (*stype == STACK_MISC)
3449                         goto mark;
3450                 if (*stype == STACK_ZERO) {
3451                         /* helper can write anything into the stack */
3452                         *stype = STACK_MISC;
3453                         goto mark;
3454                 }
3455                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
3456                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE) {
3457                         __mark_reg_unknown(env, &state->stack[spi].spilled_ptr);
3458                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
3459                                 state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
3460                         goto mark;
3461                 }
3462
3463 err:
3464                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3465                         verbose(env, "invalid indirect read from stack off %d+%d size %d\n",
3466                                 min_off, i - min_off, access_size);
3467                 } else {
3468                         char tn_buf[48];
3469
3470                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3471                         verbose(env, "invalid indirect read from stack var_off %s+%d size %d\n",
3472                                 tn_buf, i - min_off, access_size);
3473                 }
3474                 return -EACCES;
3475 mark:
3476                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
3477                  * the whole slot to be marked as 'read'
3478                  */
3479                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
3480                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
3481                               REG_LIVE_READ64);
3482         }
3483         return update_stack_depth(env, state, min_off);
3484 }
3485
3486 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3487                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
3488                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
3489 {
3490         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3491
3492         switch (reg->type) {
3493         case PTR_TO_PACKET:
3494         case PTR_TO_PACKET_META:
3495                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
3496                                            zero_size_allowed);
3497         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3498                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
3499                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
3500                                           BPF_READ))
3501                         return -EACCES;
3502                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
3503                                         zero_size_allowed);
3504         default: /* scalar_value|ptr_to_stack or invalid ptr */
3505                 return check_stack_boundary(env, regno, access_size,
3506                                             zero_size_allowed, meta);
3507         }
3508 }
3509
3510 /* Implementation details:
3511  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
3512  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
3513  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
3514  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
3515  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
3516  * address of the map element.
3517  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
3518  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
3519  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
3520  * point to different bpf_spin_locks.
3521  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
3522  * dead-locks.
3523  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
3524  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
3525  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
3526  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
3527  * and clears it after bpf_spin_unlock.
3528  */
3529 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3530                              bool is_lock)
3531 {
3532         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3533         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
3534         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
3535         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3536         u64 val = reg->var_off.value;
3537
3538         if (reg->type != PTR_TO_MAP_VALUE) {
3539                 verbose(env, "R%d is not a pointer to map_value\n", regno);
3540                 return -EINVAL;
3541         }
3542         if (!is_const) {
3543                 verbose(env,
3544                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
3545                         regno);
3546                 return -EINVAL;
3547         }
3548         if (!map->btf) {
3549                 verbose(env,
3550                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
3551                         map->name);
3552                 return -EINVAL;
3553         }
3554         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
3555                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
3556                         verbose(env,
3557                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
3558                                 map->name);
3559                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
3560                         verbose(env,
3561                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
3562                                 map->name);
3563                 else
3564                         verbose(env,
3565                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
3566                                 map->name);
3567                 return -EINVAL;
3568         }
3569         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
3570                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
3571                         val + reg->off);
3572                 return -EINVAL;
3573         }
3574         if (is_lock) {
3575                 if (cur->active_spin_lock) {
3576                         verbose(env,
3577                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
3578                         return -EINVAL;
3579                 }
3580                 cur->active_spin_lock = reg->id;
3581         } else {
3582                 if (!cur->active_spin_lock) {
3583                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
3584                         return -EINVAL;
3585                 }
3586                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
3587                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
3588                         return -EINVAL;
3589                 }
3590                 cur->active_spin_lock = 0;
3591         }
3592         return 0;
3593 }
3594
3595 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
3596 {
3597         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
3598                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
3599                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3600 }
3601
3602 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
3603 {
3604         return type == ARG_CONST_SIZE ||
3605                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
3606 }
3607
3608 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
3609 {
3610         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
3611                type == ARG_PTR_TO_LONG;
3612 }
3613
3614 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
3615 {
3616         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
3617                 return sizeof(u32);
3618         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
3619                 return sizeof(u64);
3620
3621         return -EINVAL;
3622 }
3623
3624 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3625                           enum bpf_arg_type arg_type,
3626                           struct bpf_call_arg_meta *meta)
3627 {
3628         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
3629         enum bpf_reg_type expected_type, type = reg->type;
3630         int err = 0;
3631
3632         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
3633                 return 0;
3634
3635         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
3636         if (err)
3637                 return err;
3638
3639         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
3640                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
3641                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
3642                                 regno);
3643                         return -EACCES;
3644                 }
3645                 return 0;
3646         }
3647
3648         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
3649             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
3650                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
3651                 return -EACCES;
3652         }
3653
3654         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY ||
3655             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3656             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
3657             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
3658                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3659                 if (register_is_null(reg) &&
3660                     arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
3661                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3662                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3663                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3664                          type != expected_type)
3665                         goto err_type;
3666         } else if (arg_type == ARG_CONST_SIZE ||
3667                    arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO) {
3668                 expected_type = SCALAR_VALUE;
3669                 if (type != expected_type)
3670                         goto err_type;
3671         } else if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3672                 expected_type = CONST_PTR_TO_MAP;
3673                 if (type != expected_type)
3674                         goto err_type;
3675         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CTX ||
3676                    arg_type == ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL) {
3677                 expected_type = PTR_TO_CTX;
3678                 if (!(register_is_null(reg) &&
3679                       arg_type == ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL)) {
3680                         if (type != expected_type)
3681                                 goto err_type;
3682                         err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
3683                         if (err < 0)
3684                                 return err;
3685                 }
3686         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON) {
3687                 expected_type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
3688                 /* Any sk pointer can be ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON */
3689                 if (!type_is_sk_pointer(type))
3690                         goto err_type;
3691                 if (reg->ref_obj_id) {
3692                         if (meta->ref_obj_id) {
3693                                 verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
3694                                         regno, reg->ref_obj_id,
3695                                         meta->ref_obj_id);
3696                                 return -EFAULT;
3697                         }
3698                         meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
3699                 }
3700         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SOCKET) {
3701                 expected_type = PTR_TO_SOCKET;
3702                 if (type != expected_type)
3703                         goto err_type;
3704         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_BTF_ID) {
3705                 expected_type = PTR_TO_BTF_ID;
3706                 if (type != expected_type)
3707                         goto err_type;
3708                 if (reg->btf_id != meta->btf_id) {
3709                         verbose(env, "Helper has type %s got %s in R%d\n",
3710                                 kernel_type_name(meta->btf_id),
3711                                 kernel_type_name(reg->btf_id), regno);
3712
3713                         return -EACCES;
3714                 }
3715                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value || reg->off) {
3716                         verbose(env, "R%d is a pointer to in-kernel struct with non-zero offset\n",
3717                                 regno);
3718                         return -EACCES;
3719                 }
3720         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
3721                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
3722                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
3723                                 return -EACCES;
3724                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
3725                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
3726                                 return -EACCES;
3727                 } else {
3728                         verbose(env, "verifier internal error\n");
3729                         return -EFAULT;
3730                 }
3731         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
3732                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3733                 /* One exception here. In case function allows for NULL to be
3734                  * passed in as argument, it's a SCALAR_VALUE type. Final test
3735                  * happens during stack boundary checking.
3736                  */
3737                 if (register_is_null(reg) &&
3738                     arg_type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL)
3739                         /* final test in check_stack_boundary() */;
3740                 else if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3741                          type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3742                          type != expected_type)
3743                         goto err_type;
3744                 meta->raw_mode = arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
3745         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3746                 expected_type = PTR_TO_STACK;
3747                 if (!type_is_pkt_pointer(type) &&
3748                     type != PTR_TO_MAP_VALUE &&
3749                     type != expected_type)
3750                         goto err_type;
3751         } else {
3752                 verbose(env, "unsupported arg_type %d\n", arg_type);
3753                 return -EFAULT;
3754         }
3755
3756         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
3757                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
3758                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
3759         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
3760                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
3761                  * check that [key, key + map->key_size) are within
3762                  * stack limits and initialized
3763                  */
3764                 if (!meta->map_ptr) {
3765                         /* in function declaration map_ptr must come before
3766                          * map_key, so that it's verified and known before
3767                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
3768                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
3769                          */
3770                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
3771                         return -EACCES;
3772                 }
3773                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3774                                               meta->map_ptr->key_size, false,
3775                                               NULL);
3776         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
3777                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
3778                     !register_is_null(reg)) ||
3779                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
3780                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
3781                  * check [value, value + map->value_size) validity
3782                  */
3783                 if (!meta->map_ptr) {
3784                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
3785                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
3786                         return -EACCES;
3787                 }
3788                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
3789                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
3790                                               meta->map_ptr->value_size, false,
3791                                               meta);
3792         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
3793                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
3794
3795                 /* This is used to refine r0 return value bounds for helpers
3796                  * that enforce this value as an upper bound on return values.
3797                  * See do_refine_retval_range() for helpers that can refine
3798                  * the return value. C type of helper is u32 so we pull register
3799                  * bound from umax_value however, if negative verifier errors
3800                  * out. Only upper bounds can be learned because retval is an
3801                  * int type and negative retvals are allowed.
3802                  */
3803                 meta->msize_max_value = reg->umax_value;
3804
3805                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
3806                  * happens using its boundaries.
3807                  */
3808                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
3809                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
3810                          * mode so that the program is required to
3811                          * initialize all the memory that the helper could
3812                          * just partially fill up.
3813                          */
3814                         meta = NULL;
3815
3816                 if (reg->smin_value < 0) {
3817                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
3818                                 regno);
3819                         return -EACCES;
3820                 }
3821
3822                 if (reg->umin_value == 0) {
3823                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
3824                                                       zero_size_allowed,
3825                                                       meta);
3826                         if (err)
3827                                 return err;
3828                 }
3829
3830                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
3831                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
3832                                 regno);
3833                         return -EACCES;
3834                 }
3835                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
3836                                               reg->umax_value,
3837                                               zero_size_allowed, meta);
3838                 if (!err)
3839                         err = mark_chain_precision(env, regno);
3840         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
3841                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
3842
3843                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
3844                 if (err)
3845                         return err;
3846                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
3847         }
3848
3849         return err;
3850 err_type:
3851         verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
3852                 reg_type_str[type], reg_type_str[expected_type]);
3853         return -EACCES;
3854 }
3855
3856 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
3857                                         struct bpf_map *map, int func_id)
3858 {
3859         if (!map)
3860                 return 0;
3861
3862         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
3863         switch (map->map_type) {
3864         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
3865                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
3866                         goto error;
3867                 break;
3868         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
3869                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
3870                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
3871                     func_id != BPF_FUNC_skb_output &&
3872                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value &&
3873                     func_id != BPF_FUNC_xdp_output)
3874                         goto error;
3875                 break;
3876         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
3877                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
3878                         goto error;
3879                 break;
3880         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
3881                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
3882                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
3883                         goto error;
3884                 break;
3885         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
3886         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
3887                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
3888                         goto error;
3889                 break;
3890         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
3891         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH:
3892                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3893                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3894                         goto error;
3895                 break;
3896         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
3897          * appear.
3898          */
3899         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
3900                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
3901                         goto error;
3902                 break;
3903         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
3904                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
3905                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3906                         goto error;
3907                 break;
3908         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
3909         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
3910                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
3911                         goto error;
3912                 break;
3913         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
3914                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
3915                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
3916                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3917                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map &&
3918                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3919                         goto error;
3920                 break;
3921         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
3922                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
3923                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
3924                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
3925                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash &&
3926                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3927                         goto error;
3928                 break;
3929         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
3930                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
3931                         goto error;
3932                 break;
3933         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
3934         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
3935                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
3936                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
3937                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
3938                         goto error;
3939                 break;
3940         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
3941                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
3942                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
3943                         goto error;
3944                 break;
3945         default:
3946                 break;
3947         }
3948
3949         /* ... and second from the function itself. */
3950         switch (func_id) {
3951         case BPF_FUNC_tail_call:
3952                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
3953                         goto error;
3954                 if (env->subprog_cnt > 1) {
3955                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in programs with bpf-to-bpf calls\n");
3956                         return -EINVAL;
3957                 }
3958                 break;
3959         case BPF_FUNC_perf_event_read:
3960         case BPF_FUNC_perf_event_output:
3961         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
3962         case BPF_FUNC_skb_output:
3963         case BPF_FUNC_xdp_output:
3964                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
3965                         goto error;
3966                 break;
3967         case BPF_FUNC_get_stackid:
3968                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
3969                         goto error;
3970                 break;
3971         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
3972         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
3973                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
3974                         goto error;
3975                 break;
3976         case BPF_FUNC_redirect_map:
3977                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
3978                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH &&
3979                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
3980                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
3981                         goto error;
3982                 break;
3983         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
3984         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
3985         case BPF_FUNC_sock_map_update:
3986                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
3987                         goto error;
3988                 break;
3989         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
3990         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
3991         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
3992                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
3993                         goto error;
3994                 break;
3995         case BPF_FUNC_get_local_storage:
3996                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
3997                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
3998                         goto error;
3999                 break;
4000         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
4001                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY &&
4002                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP &&
4003                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
4004                         goto error;
4005                 break;
4006         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
4007         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
4008         case BPF_FUNC_map_push_elem:
4009                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
4010                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
4011                         goto error;
4012                 break;
4013         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
4014         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
4015                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
4016                         goto error;
4017                 break;
4018         default:
4019                 break;
4020         }
4021
4022         return 0;
4023 error:
4024         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
4025                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
4026         return -EINVAL;
4027 }
4028
4029 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
4030 {
4031         int count = 0;
4032
4033         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
4034                 count++;
4035         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
4036                 count++;
4037         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
4038                 count++;
4039         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
4040                 count++;
4041         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
4042                 count++;
4043
4044         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
4045          * which is sufficient for the helper functions we have
4046          * right now.
4047          */
4048         return count <= 1;
4049 }
4050
4051 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
4052                                     enum bpf_arg_type arg_next)
4053 {
4054         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
4055                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
4056                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
4057                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
4058 }
4059
4060 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
4061 {
4062         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
4063          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
4064          * to be paired, so make sure there's no buggy
4065          * helper function specification.
4066          */
4067         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
4068             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
4069             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
4070             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
4071             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
4072             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
4073                 return false;
4074
4075         return true;
4076 }
4077
4078 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
4079 {
4080         int count = 0;
4081
4082         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
4083                 count++;
4084         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
4085                 count++;
4086         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
4087                 count++;
4088         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
4089                 count++;
4090         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
4091                 count++;
4092
4093         /* A reference acquiring function cannot acquire
4094          * another refcounted ptr.
4095          */
4096         if (is_acquire_function(func_id) && count)
4097                 return false;
4098
4099         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
4100          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
4101          */
4102         return count <= 1;
4103 }
4104
4105 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
4106 {
4107         return check_raw_mode_ok(fn) &&
4108                check_arg_pair_ok(fn) &&
4109                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
4110 }
4111
4112 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
4113  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
4114  */
4115 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
4116                                      struct bpf_func_state *state)
4117 {
4118         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
4119         int i;
4120
4121         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
4122                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
4123                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
4124
4125         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
4126                 if (!reg)
4127                         continue;
4128                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
4129                         __mark_reg_unknown(env, reg);
4130         }
4131 }
4132
4133 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
4134 {
4135         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4136         int i;
4137
4138         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
4139                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
4140 }
4141
4142 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
4143                                    struct bpf_func_state *state,
4144                                    int ref_obj_id)
4145 {
4146         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
4147         int i;
4148
4149         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
4150                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
4151                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
4152
4153         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
4154                 if (!reg)
4155                         continue;
4156                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
4157                         __mark_reg_unknown(env, reg);
4158         }
4159 }
4160
4161 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
4162  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
4163  */
4164 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
4165                              int ref_obj_id)
4166 {
4167         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4168         int err;
4169         int i;
4170
4171         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
4172         if (err)
4173                 return err;
4174
4175         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
4176                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
4177
4178         return 0;
4179 }
4180
4181 static void clear_caller_saved_regs(struct bpf_verifier_env *env,
4182                                     struct bpf_reg_state *regs)
4183 {
4184         int i;
4185
4186         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
4187         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4188                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4189                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4190         }
4191 }
4192
4193 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
4194                            int *insn_idx)
4195 {
4196         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
4197         struct bpf_func_info_aux *func_info_aux;
4198         struct bpf_func_state *caller, *callee;
4199         int i, err, subprog, target_insn;
4200         bool is_global = false;
4201
4202         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
4203                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
4204                         state->curframe + 2);
4205                 return -E2BIG;
4206         }
4207
4208         target_insn = *insn_idx + insn->imm;
4209         subprog = find_subprog(env, target_insn + 1);
4210         if (subprog < 0) {
4211                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
4212                         target_insn + 1);
4213                 return -EFAULT;
4214         }
4215
4216         caller = state->frame[state->curframe];
4217         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
4218                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
4219                         state->curframe + 1);
4220                 return -EFAULT;
4221         }
4222
4223         func_info_aux = env->prog->aux->func_info_aux;
4224         if (func_info_aux)
4225                 is_global = func_info_aux[subprog].linkage == BTF_FUNC_GLOBAL;
4226         err = btf_check_func_arg_match(env, subprog, caller->regs);
4227         if (err == -EFAULT)
4228                 return err;
4229         if (is_global) {
4230                 if (err) {
4231                         verbose(env, "Caller passes invalid args into func#%d\n",
4232                                 subprog);
4233                         return err;
4234                 } else {
4235                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
4236                                 verbose(env,
4237                                         "Func#%d is global and valid. Skipping.\n",
4238                                         subprog);
4239                         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
4240
4241                         /* All global functions return SCALAR_VALUE */
4242                         mark_reg_unknown(env, caller->regs, BPF_REG_0);
4243
4244                         /* continue with next insn after call */
4245                         return 0;
4246                 }
4247         }
4248
4249         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
4250         if (!callee)
4251                 return -ENOMEM;
4252         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
4253
4254         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
4255          * into its own stack before reading from it.
4256          * callee can read/write into caller's stack
4257          */
4258         init_func_state(env, callee,
4259                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
4260                         *insn_idx /* callsite */,
4261                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
4262                         subprog /* subprog number within this prog */);
4263
4264         /* Transfer references to the callee */
4265         err = transfer_reference_state(callee, caller);
4266         if (err)
4267                 return err;
4268
4269         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
4270          * pointers, which connects us up to the liveness chain
4271          */
4272         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
4273                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
4274
4275         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
4276
4277         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
4278         state->curframe++;
4279
4280         /* and go analyze first insn of the callee */
4281         *insn_idx = target_insn;
4282
4283         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
4284                 verbose(env, "caller:\n");
4285                 print_verifier_state(env, caller);
4286                 verbose(env, "callee:\n");
4287                 print_verifier_state(env, callee);
4288         }
4289         return 0;
4290 }
4291
4292 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
4293 {
4294         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
4295         struct bpf_func_state *caller, *callee;
4296         struct bpf_reg_state *r0;
4297         int err;
4298
4299         callee = state->frame[state->curframe];
4300         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
4301         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
4302                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
4303                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
4304                  * since these pointers are valid. Only current stack
4305                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
4306                  * but let's be conservative
4307                  */
4308                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
4309                 return -EINVAL;
4310         }
4311
4312         state->curframe--;
4313         caller = state->frame[state->curframe];
4314         /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
4315         caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
4316
4317         /* Transfer references to the caller */
4318         err = transfer_reference_state(caller, callee);
4319         if (err)
4320                 return err;
4321
4322         *insn_idx = callee->callsite + 1;
4323         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
4324                 verbose(env, "returning from callee:\n");
4325                 print_verifier_state(env, callee);
4326                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
4327                 print_verifier_state(env, caller);
4328         }
4329         /* clear everything in the callee */
4330         free_func_state(callee);
4331         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
4332         return 0;
4333 }
4334
4335 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
4336                                    int func_id,
4337                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
4338 {
4339         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
4340
4341         if (ret_type != RET_INTEGER ||
4342             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
4343              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str &&
4344              func_id != BPF_FUNC_probe_read_kernel_str &&
4345              func_id != BPF_FUNC_probe_read_user_str))
4346                 return;
4347
4348         ret_reg->smax_value = meta->msize_max_value;
4349         ret_reg->s32_max_value = meta->msize_max_value;
4350         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
4351         __reg_bound_offset(ret_reg);
4352         __update_reg_bounds(ret_reg);
4353 }
4354
4355 static int
4356 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
4357                 int func_id, int insn_idx)
4358 {
4359         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
4360         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
4361
4362         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
4363             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
4364             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
4365             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
4366             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
4367             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
4368             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem)
4369                 return 0;
4370
4371         if (map == NULL) {
4372                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4373                 return -EINVAL;
4374         }
4375
4376         /* In case of read-only, some additional restrictions
4377          * need to be applied in order to prevent altering the
4378          * state of the map from program side.
4379          */
4380         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
4381             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
4382              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
4383              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
4384              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
4385                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
4386                 return -EACCES;
4387         }
4388
4389         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state))
4390                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
4391                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
4392         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) != meta->map_ptr)
4393                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
4394                                   meta->map_ptr->unpriv_array);
4395         return 0;
4396 }
4397
4398 static int
4399 record_func_key(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
4400                 int func_id, int insn_idx)
4401 {
4402         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
4403         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg;
4404         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
4405         struct tnum range;
4406         u64 val;
4407         int err;
4408
4409         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
4410                 return 0;
4411         if (!map || map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY) {
4412                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4413                 return -EINVAL;
4414         }
4415
4416         range = tnum_range(0, map->max_entries - 1);
4417         reg = &regs[BPF_REG_3];
4418
4419         if (!register_is_const(reg) || !tnum_in(range, reg->var_off)) {
4420                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
4421                 return 0;
4422         }
4423
4424         err = mark_chain_precision(env, BPF_REG_3);
4425         if (err)
4426                 return err;
4427
4428         val = reg->var_off.value;
4429         if (bpf_map_key_unseen(aux))
4430                 bpf_map_key_store(aux, val);
4431         else if (!bpf_map_key_poisoned(aux) &&
4432                   bpf_map_key_immediate(aux) != val)
4433                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
4434         return 0;
4435 }
4436
4437 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
4438 {
4439         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
4440         int i;
4441
4442         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
4443                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
4444                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
4445         }
4446         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
4447 }
4448
4449 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, int func_id, int insn_idx)
4450 {
4451         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
4452         struct bpf_reg_state *regs;
4453         struct bpf_call_arg_meta meta;
4454         bool changes_data;
4455         int i, err;
4456
4457         /* find function prototype */
4458         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
4459                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
4460                         func_id);
4461                 return -EINVAL;
4462         }
4463
4464         if (env->ops->get_func_proto)
4465                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
4466         if (!fn) {
4467                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
4468                         func_id);
4469                 return -EINVAL;
4470         }
4471
4472         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
4473         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
4474                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
4475                 return -EINVAL;
4476         }
4477
4478         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
4479         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
4480         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
4481                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
4482                         func_id_name(func_id), func_id);
4483                 return -EINVAL;
4484         }
4485
4486         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
4487         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
4488
4489         err = check_func_proto(fn, func_id);
4490         if (err) {
4491                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
4492                         func_id_name(func_id), func_id);
4493                 return err;
4494         }
4495
4496         meta.func_id = func_id;
4497         /* check args */
4498         for (i = 0; i < 5; i++) {
4499                 err = btf_resolve_helper_id(&env->log, fn, i);
4500                 if (err > 0)
4501                         meta.btf_id = err;
4502                 err = check_func_arg(env, BPF_REG_1 + i, fn->arg_type[i], &meta);
4503                 if (err)
4504                         return err;
4505         }
4506
4507         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
4508         if (err)
4509                 return err;
4510
4511         err = record_func_key(env, &meta, func_id, insn_idx);
4512         if (err)
4513                 return err;
4514
4515         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
4516          * is inferred from register state.
4517          */
4518         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
4519                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
4520                                        BPF_WRITE, -1, false);
4521                 if (err)
4522                         return err;
4523         }
4524
4525         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
4526                 err = check_reference_leak(env);
4527                 if (err) {
4528                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
4529                         return err;
4530                 }
4531         } else if (is_release_function(func_id)) {
4532                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
4533                 if (err) {
4534                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
4535                                 func_id_name(func_id), func_id);
4536                         return err;
4537                 }
4538         }
4539
4540         regs = cur_regs(env);
4541
4542         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
4543          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
4544          */
4545         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
4546             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
4547                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
4548                 return -EINVAL;
4549         }
4550
4551         /* reset caller saved regs */
4552         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
4553                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
4554                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
4555         }
4556
4557         /* helper call returns 64-bit value. */
4558         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4559
4560         /* update return register (already marked as written above) */
4561         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
4562                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
4563                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
4564         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
4565                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
4566         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
4567                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4568                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
4569                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4570                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
4571                  * can check 'value_size' boundary of memory access
4572                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
4573                  */
4574                 if (meta.map_ptr == NULL) {
4575                         verbose(env,
4576                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
4577                         return -EINVAL;
4578                 }
4579                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
4580                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4581                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
4582                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
4583                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4584                 } else {
4585                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
4586                         regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4587                 }
4588         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
4589                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4590                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
4591                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4592         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
4593                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4594                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
4595                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4596         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
4597                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
4598                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
4599                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
4600         } else {
4601                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
4602                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
4603                 return -EINVAL;
4604         }
4605
4606         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
4607                 /* For release_reference() */
4608                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
4609         } else if (is_acquire_function(func_id)) {
4610                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
4611
4612                 if (id < 0)
4613                         return id;
4614                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
4615                 regs[BPF_REG_0].id = id;
4616                 /* For release_reference() */
4617                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
4618         }
4619
4620         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
4621
4622         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
4623         if (err)
4624                 return err;
4625
4626         if (func_id == BPF_FUNC_get_stack && !env->prog->has_callchain_buf) {
4627                 const char *err_str;
4628
4629 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
4630                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
4631                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
4632 #else
4633                 err = -ENOTSUPP;
4634                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
4635 #endif
4636                 if (err) {
4637                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
4638                         return err;
4639                 }
4640
4641                 env->prog->has_callchain_buf = true;
4642         }
4643
4644         if (changes_data)
4645                 clear_all_pkt_pointers(env);
4646         return 0;
4647 }
4648
4649 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
4650 {
4651         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
4652         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
4653
4654         if (b < 0)
4655                 return res > a;
4656         return res < a;
4657 }
4658
4659 static bool signed_add32_overflows(s64 a, s64 b)
4660 {
4661         /* Do the add in u32, where overflow is well-defined */
4662         s32 res = (s32)((u32)a + (u32)b);
4663
4664         if (b < 0)
4665                 return res > a;
4666         return res < a;
4667 }
4668
4669 static bool signed_sub_overflows(s32 a, s32 b)
4670 {
4671         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
4672         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
4673
4674         if (b < 0)
4675                 return res < a;
4676         return res > a;
4677 }
4678
4679 static bool signed_sub32_overflows(s32 a, s32 b)
4680 {
4681         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
4682         s32 res = (s32)((u32)a - (u32)b);
4683
4684         if (b < 0)
4685                 return res < a;
4686         return res > a;
4687 }
4688
4689 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
4690                                   const struct bpf_reg_state *reg,
4691                                   enum bpf_reg_type type)
4692 {
4693         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
4694         s64 val = reg->var_off.value;
4695         s64 smin = reg->smin_value;
4696
4697         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
4698                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
4699                         reg_type_str[type], val);
4700                 return false;
4701         }
4702
4703         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4704                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
4705                         reg_type_str[type], reg->off);
4706                 return false;
4707         }
4708
4709         if (smin == S64_MIN) {
4710                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
4711                         reg_type_str[type]);
4712                 return false;
4713         }
4714
4715         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4716                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
4717                         smin, reg_type_str[type]);
4718                 return false;
4719         }
4720
4721         return true;
4722 }
4723
4724 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
4725 {
4726         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
4727 }
4728
4729 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4730                               u32 *ptr_limit, u8 opcode, bool off_is_neg)
4731 {
4732         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
4733                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
4734         u32 off;
4735
4736         switch (ptr_reg->type) {
4737         case PTR_TO_STACK:
4738                 /* Indirect variable offset stack access is prohibited in
4739                  * unprivileged mode so it's not handled here.
4740                  */
4741                 off = ptr_reg->off + ptr_reg->var_off.value;
4742                 if (mask_to_left)
4743                         *ptr_limit = MAX_BPF_STACK + off;
4744                 else
4745                         *ptr_limit = -off;
4746                 return 0;
4747         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4748                 if (mask_to_left) {
4749                         *ptr_limit = ptr_reg->umax_value + ptr_reg->off;
4750                 } else {
4751                         off = ptr_reg->smin_value + ptr_reg->off;
4752                         *ptr_limit = ptr_reg->map_ptr->value_size - off;
4753                 }
4754                 return 0;
4755         default:
4756                 return -EINVAL;
4757         }
4758 }
4759
4760 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
4761                                     const struct bpf_insn *insn)
4762 {
4763         return env->allow_ptr_leaks || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
4764 }
4765
4766 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
4767                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
4768 {
4769         /* If we arrived here from different branches with different
4770          * state or limits to sanitize, then this won't work.
4771          */
4772         if (aux->alu_state &&
4773             (aux->alu_state != alu_state ||
4774              aux->alu_limit != alu_limit))
4775                 return -EACCES;
4776
4777         /* Corresponding fixup done in fixup_bpf_calls(). */
4778         aux->alu_state = alu_state;
4779         aux->alu_limit = alu_limit;
4780         return 0;
4781 }
4782
4783 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4784                             struct bpf_insn *insn)
4785 {
4786         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4787
4788         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4789                 return 0;
4790
4791         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
4792 }
4793
4794 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
4795                             struct bpf_insn *insn,
4796                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4797                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
4798                             bool off_is_neg)
4799 {
4800         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4801         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
4802         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
4803         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4804         u32 alu_state, alu_limit;
4805         struct bpf_reg_state tmp;
4806         bool ret;
4807
4808         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
4809                 return 0;
4810
4811         /* We already marked aux for masking from non-speculative
4812          * paths, thus we got here in the first place. We only care
4813          * to explore bad access from here.
4814          */
4815         if (vstate->speculative)
4816                 goto do_sim;
4817
4818         alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
4819         alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
4820                      BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
4821
4822         if (retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, opcode, off_is_neg))
4823                 return 0;
4824         if (update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit))
4825                 return -EACCES;
4826 do_sim:
4827         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
4828          * speculative execution from truncation as a result of
4829          * masking when off was not within expected range. If off
4830          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
4831          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
4832          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
4833          * and truncated reg-based in the other in order to explore
4834          * bad access.
4835          */
4836         if (!ptr_is_dst_reg) {
4837                 tmp = *dst_reg;
4838                 *dst_reg = *ptr_reg;
4839         }
4840         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
4841         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
4842                 *dst_reg = tmp;
4843         return !ret ? -EFAULT : 0;
4844 }
4845
4846 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
4847  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
4848  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
4849  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
4850  */
4851 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
4852                                    struct bpf_insn *insn,
4853                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
4854                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
4855 {
4856         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
4857         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
4858         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
4859         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
4860         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
4861             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
4862         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
4863             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
4864         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
4865         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
4866         int ret;
4867
4868         dst_reg = &regs[dst];
4869
4870         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
4871             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
4872                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
4873                  * e.g. dead branches.
4874                  */
4875                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
4876                 return 0;
4877         }
4878
4879         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
4880                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
4881                 verbose(env,
4882                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
4883                         dst);
4884                 return -EACCES;
4885         }
4886
4887         switch (ptr_reg->type) {
4888         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
4889                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
4890                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4891                 return -EACCES;
4892         case CONST_PTR_TO_MAP:
4893         case PTR_TO_PACKET_END:
4894         case PTR_TO_SOCKET:
4895         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
4896         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
4897         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
4898         case PTR_TO_TCP_SOCK:
4899         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
4900         case PTR_TO_XDP_SOCK:
4901                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
4902                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
4903                 return -EACCES;
4904         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4905                 if (!env->allow_ptr_leaks && !known && (smin_val < 0) != (smax_val < 0)) {
4906                         verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, pointer arithmetic with it prohibited for !root\n",
4907                                 off_reg == dst_reg ? dst : src);
4908                         return -EACCES;
4909                 }
4910                 /* fall-through */
4911         default:
4912                 break;
4913         }
4914
4915         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
4916          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
4917          */
4918         dst_reg->type = ptr_reg->type;
4919         dst_reg->id = ptr_reg->id;
4920
4921         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
4922             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
4923                 return -EINVAL;
4924
4925         /* pointer types do not carry 32-bit bounds at the moment. */
4926         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
4927
4928         switch (opcode) {
4929         case BPF_ADD:
4930                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4931                 if (ret < 0) {
4932                         verbose(env, "R%d tried to add from different maps or paths\n", dst);
4933                         return ret;
4934                 }
4935                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
4936                  * the s32 'off' field
4937                  */
4938                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
4939                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
4940                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
4941                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
4942                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
4943                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
4944                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
4945                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
4946                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
4947                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4948                         break;
4949                 }
4950                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
4951                  * == 0, since it's a scalar.
4952                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
4953                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
4954                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
4955                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
4956                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
4957                  * from ptr_reg.
4958                  */
4959                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
4960                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
4961                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
4962                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
4963                 } else {
4964                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
4965                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
4966                 }
4967                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
4968                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
4969                         dst_reg->umin_value = 0;
4970                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
4971                 } else {
4972                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
4973                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
4974                 }
4975                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
4976                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
4977                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
4978                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
4979                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
4980                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
4981                         dst_reg->raw = 0;
4982                 }
4983                 break;
4984         case BPF_SUB:
4985                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, dst_reg, smin_val < 0);
4986                 if (ret < 0) {
4987                         verbose(env, "R%d tried to sub from different maps or paths\n", dst);
4988                         return ret;
4989                 }
4990                 if (dst_reg == off_reg) {
4991                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
4992                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
4993                                 dst);
4994                         return -EACCES;
4995                 }
4996                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
4997                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
4998                  * be able to deal with it.
4999                  */
5000                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
5001                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
5002                                 dst);
5003                         return -EACCES;
5004                 }
5005                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
5006                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
5007                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
5008                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
5009                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
5010                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
5011                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
5012                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
5013                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
5014                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
5015                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
5016                         break;
5017                 }
5018                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
5019                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
5020                  */
5021                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
5022                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
5023                         /* Overflow possible, we know nothing */
5024                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5025                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5026                 } else {
5027                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
5028                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
5029                 }
5030                 if (umin_ptr < umax_val) {
5031                         /* Overflow possible, we know nothing */
5032                         dst_reg->umin_value = 0;
5033                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
5034                 } else {
5035                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
5036                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
5037                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
5038                 }
5039                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
5040                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
5041                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
5042                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
5043                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
5044                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
5045                         if (smin_val < 0)
5046                                 dst_reg->raw = 0;
5047                 }
5048                 break;
5049         case BPF_AND:
5050         case BPF_OR:
5051         case BPF_XOR:
5052                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
5053                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
5054                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
5055                 return -EACCES;
5056         default:
5057                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
5058                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
5059                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
5060                 return -EACCES;
5061         }
5062
5063         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
5064                 return -EINVAL;
5065
5066         __update_reg_bounds(dst_reg);
5067         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5068         __reg_bound_offset(dst_reg);
5069
5070         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
5071          * in order to be able to sanitize access later on.
5072          */
5073         if (!env->allow_ptr_leaks) {
5074                 if (dst_reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
5075                     check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
5076                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
5077                                 "prohibited for !root\n", dst);
5078                         return -EACCES;
5079                 } else if (dst_reg->type == PTR_TO_STACK &&
5080                            check_stack_access(env, dst_reg, dst_reg->off +
5081                                               dst_reg->var_off.value, 1)) {
5082                         verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
5083                                 "prohibited for !root\n", dst);
5084                         return -EACCES;
5085                 }
5086         }
5087
5088         return 0;
5089 }
5090
5091 static void scalar32_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5092                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
5093 {
5094         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
5095         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
5096         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
5097         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
5098
5099         if (signed_add32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smin_val) ||
5100             signed_add32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smax_val)) {
5101                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
5102                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
5103         } else {
5104                 dst_reg->s32_min_value += smin_val;
5105                 dst_reg->s32_max_value += smax_val;
5106         }
5107         if (dst_reg->u32_min_value + umin_val < umin_val ||
5108             dst_reg->u32_max_value + umax_val < umax_val) {
5109                 dst_reg->u32_min_value = 0;
5110                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
5111         } else {
5112                 dst_reg->u32_min_value += umin_val;
5113                 dst_reg->u32_max_value += umax_val;
5114         }
5115 }
5116
5117 static void scalar_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5118                                struct bpf_reg_state *src_reg)
5119 {
5120         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
5121         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
5122         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
5123         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
5124
5125         if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
5126             signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
5127                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5128                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5129         } else {
5130                 dst_reg->smin_value += smin_val;
5131                 dst_reg->smax_value += smax_val;
5132         }
5133         if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
5134             dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
5135                 dst_reg->umin_value = 0;
5136                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
5137         } else {
5138                 dst_reg->umin_value += umin_val;
5139                 dst_reg->umax_value += umax_val;
5140         }
5141 }
5142
5143 static void scalar32_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5144                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
5145 {
5146         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
5147         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
5148         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
5149         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
5150
5151         if (signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smax_val) ||
5152             signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smin_val)) {
5153                 /* Overflow possible, we know nothing */
5154                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
5155                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
5156         } else {
5157                 dst_reg->s32_min_value -= smax_val;
5158                 dst_reg->s32_max_value -= smin_val;
5159         }
5160         if (dst_reg->u32_min_value < umax_val) {
5161                 /* Overflow possible, we know nothing */
5162                 dst_reg->u32_min_value = 0;
5163                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
5164         } else {
5165                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
5166                 dst_reg->u32_min_value -= umax_val;
5167                 dst_reg->u32_max_value -= umin_val;
5168         }
5169 }
5170
5171 static void scalar_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5172                                struct bpf_reg_state *src_reg)
5173 {
5174         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
5175         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
5176         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
5177         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
5178
5179         if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
5180             signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
5181                 /* Overflow possible, we know nothing */
5182                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5183                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5184         } else {
5185                 dst_reg->smin_value -= smax_val;
5186                 dst_reg->smax_value -= smin_val;
5187         }
5188         if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
5189                 /* Overflow possible, we know nothing */
5190                 dst_reg->umin_value = 0;
5191                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
5192         } else {
5193                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
5194                 dst_reg->umin_value -= umax_val;
5195                 dst_reg->umax_value -= umin_val;
5196         }
5197 }
5198
5199 static void scalar32_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5200                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
5201 {
5202         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
5203         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
5204         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
5205
5206         if (smin_val < 0 || dst_reg->s32_min_value < 0) {
5207                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
5208                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
5209                 return;
5210         }
5211         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
5212          * copy the result to signed (unless it exceeds S32_MAX).
5213          */
5214         if (umax_val > U16_MAX || dst_reg->u32_max_value > U16_MAX) {
5215                 /* Potential overflow, we know nothing */
5216                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
5217                 return;
5218         }
5219         dst_reg->u32_min_value *= umin_val;
5220         dst_reg->u32_max_value *= umax_val;
5221         if (dst_reg->u32_max_value > S32_MAX) {
5222                 /* Overflow possible, we know nothing */
5223                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
5224                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
5225         } else {
5226                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
5227                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
5228         }
5229 }
5230
5231 static void scalar_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5232                                struct bpf_reg_state *src_reg)
5233 {
5234         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
5235         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
5236         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
5237
5238         if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
5239                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
5240                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
5241                 return;
5242         }
5243         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
5244          * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
5245          */
5246         if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
5247                 /* Potential overflow, we know nothing */
5248                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
5249                 return;
5250         }
5251         dst_reg->umin_value *= umin_val;
5252         dst_reg->umax_value *= umax_val;
5253         if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
5254                 /* Overflow possible, we know nothing */
5255                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5256                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5257         } else {
5258                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
5259                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
5260         }
5261 }
5262
5263 static void scalar32_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5264                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
5265 {
5266         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
5267         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
5268         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
5269         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
5270         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
5271
5272         /* Assuming scalar64_min_max_and will be called so its safe
5273          * to skip updating register for known 32-bit case.
5274          */
5275         if (src_known && dst_known)
5276                 return;
5277
5278         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
5279          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
5280          */
5281         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
5282         dst_reg->u32_max_value = min(dst_reg->u32_max_value, umax_val);
5283         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
5284                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
5285                  * ain't nobody got time for that.
5286                  */
5287                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
5288                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
5289         } else {
5290                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
5291                  * cast result into s64.
5292                  */
5293                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
5294                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
5295         }
5296
5297 }
5298
5299 static void scalar_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5300                                struct bpf_reg_state *src_reg)
5301 {
5302         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
5303         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
5304         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
5305         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
5306
5307         if (src_known && dst_known) {
5308                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value &
5309                                           src_reg->var_off.value);
5310                 return;
5311         }
5312
5313         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
5314          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
5315          */
5316         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
5317         dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
5318         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
5319                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
5320                  * ain't nobody got time for that.
5321                  */
5322                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5323                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5324         } else {
5325                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
5326                  * cast result into s64.
5327                  */
5328                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
5329                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
5330         }
5331         /* We may learn something more from the var_off */
5332         __update_reg_bounds(dst_reg);
5333 }
5334
5335 static void scalar32_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5336                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
5337 {
5338         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
5339         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
5340         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
5341         s32 smin_val = src_reg->smin_value;
5342         u32 umin_val = src_reg->umin_value;
5343
5344         /* Assuming scalar64_min_max_or will be called so it is safe
5345          * to skip updating register for known case.
5346          */
5347         if (src_known && dst_known)
5348                 return;
5349
5350         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
5351          * maximum of the operands' minima
5352          */
5353         dst_reg->u32_min_value = max(dst_reg->u32_min_value, umin_val);
5354         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
5355         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
5356                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
5357                  * ain't nobody got time for that.
5358                  */
5359                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
5360                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
5361         } else {
5362                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
5363                  * cast result into s64.
5364                  */
5365                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->umin_value;
5366                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->umax_value;
5367         }
5368 }
5369
5370 static void scalar_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5371                               struct bpf_reg_state *src_reg)
5372 {
5373         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
5374         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
5375         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
5376         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
5377
5378         if (src_known && dst_known) {
5379                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value |
5380                                           src_reg->var_off.value);
5381                 return;
5382         }
5383
5384         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
5385          * maximum of the operands' minima
5386          */
5387         dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
5388         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
5389         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
5390                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
5391                  * ain't nobody got time for that.
5392                  */
5393                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5394                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5395         } else {
5396                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
5397                  * cast result into s64.
5398                  */
5399                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
5400                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
5401         }
5402         /* We may learn something more from the var_off */
5403         __update_reg_bounds(dst_reg);
5404 }
5405
5406 static void __scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5407                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
5408 {
5409         /* We lose all sign bit information (except what we can pick
5410          * up from var_off)
5411          */
5412         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
5413         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
5414         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
5415         if (umax_val > 31 || dst_reg->u32_max_value > 1ULL << (31 - umax_val)) {
5416                 dst_reg->u32_min_value = 0;
5417                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
5418         } else {
5419                 dst_reg->u32_min_value <<= umin_val;
5420                 dst_reg->u32_max_value <<= umax_val;
5421         }
5422 }
5423
5424 static void scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5425                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
5426 {
5427         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
5428         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
5429         /* u32 alu operation will zext upper bits */
5430         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
5431
5432         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
5433         dst_reg->var_off = tnum_subreg(tnum_lshift(subreg, umin_val));
5434         /* Not required but being careful mark reg64 bounds as unknown so
5435          * that we are forced to pick them up from tnum and zext later and
5436          * if some path skips this step we are still safe.
5437          */
5438         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
5439         __update_reg32_bounds(dst_reg);
5440 }
5441
5442 static void __scalar64_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5443                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
5444 {
5445         /* Special case <<32 because it is a common compiler pattern to sign
5446          * extend subreg by doing <<32 s>>32. In this case if 32bit bounds are
5447          * positive we know this shift will also be positive so we can track
5448          * bounds correctly. Otherwise we lose all sign bit information except
5449          * what we can pick up from var_off. Perhaps we can generalize this
5450          * later to shifts of any length.
5451          */
5452         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_max_value >= 0)
5453                 dst_reg->smax_value = (s64)dst_reg->s32_max_value << 32;
5454         else
5455                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5456
5457         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_min_value >= 0)
5458                 dst_reg->smin_value = (s64)dst_reg->s32_min_value << 32;
5459         else
5460                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5461
5462         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
5463         if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
5464                 dst_reg->umin_value = 0;
5465                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
5466         } else {
5467                 dst_reg->umin_value <<= umin_val;
5468                 dst_reg->umax_value <<= umax_val;
5469         }
5470 }
5471
5472 static void scalar_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5473                                struct bpf_reg_state *src_reg)
5474 {
5475         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
5476         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
5477
5478         /* scalar64 calc uses 32bit unshifted bounds so must be called first */
5479         __scalar64_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
5480         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
5481
5482         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
5483         /* We may learn something more from the var_off */
5484         __update_reg_bounds(dst_reg);
5485 }
5486
5487 static void scalar32_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5488                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
5489 {
5490         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
5491         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
5492         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
5493
5494         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
5495          * be negative, then either:
5496          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
5497          *    unknown, so we lose our signed bounds
5498          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
5499          *    signed bounds
5500          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
5501          *    about the result
5502          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
5503          * unsigned bounts capture the signed bounds.
5504          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
5505          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
5506          * var_off of the result.
5507          */
5508         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
5509         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
5510
5511         dst_reg->var_off = tnum_rshift(subreg, umin_val);
5512         dst_reg->u32_min_value >>= umax_val;
5513         dst_reg->u32_max_value >>= umin_val;
5514
5515         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
5516         __update_reg32_bounds(dst_reg);
5517 }
5518
5519 static void scalar_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5520                                struct bpf_reg_state *src_reg)
5521 {
5522         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
5523         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
5524
5525         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
5526          * be negative, then either:
5527          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
5528          *    unknown, so we lose our signed bounds
5529          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
5530          *    signed bounds
5531          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
5532          *    about the result
5533          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
5534          * unsigned bounts capture the signed bounds.
5535          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
5536          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
5537          * var_off of the result.
5538          */
5539         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
5540         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
5541         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
5542         dst_reg->umin_value >>= umax_val;
5543         dst_reg->umax_value >>= umin_val;
5544
5545         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
5546          * on bits being shifted in. Take easy way out and mark unbounded
5547          * so we can recalculate later from tnum.
5548          */
5549         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
5550         __update_reg_bounds(dst_reg);
5551 }
5552
5553 static void scalar32_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5554                                   struct bpf_reg_state *src_reg)
5555 {
5556         u64 umin_val = src_reg->u32_min_value;
5557
5558         /* Upon reaching here, src_known is true and
5559          * umax_val is equal to umin_val.
5560          */
5561         dst_reg->s32_min_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_min_value) >> umin_val);
5562         dst_reg->s32_max_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_max_value) >> umin_val);
5563
5564         dst_reg->var_off = tnum_arshift(tnum_subreg(dst_reg->var_off), umin_val, 32);
5565
5566         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
5567          * dst_reg var_off to refine the result.
5568          */
5569         dst_reg->u32_min_value = 0;
5570         dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
5571
5572         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
5573         __update_reg32_bounds(dst_reg);
5574 }
5575
5576 static void scalar_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
5577                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
5578 {
5579         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
5580
5581         /* Upon reaching here, src_known is true and umax_val is equal
5582          * to umin_val.
5583          */
5584         dst_reg->smin_value >>= umin_val;
5585         dst_reg->smax_value >>= umin_val;
5586
5587         dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val, 64);
5588
5589         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
5590          * dst_reg var_off to refine the result.
5591          */
5592         dst_reg->umin_value = 0;
5593         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
5594
5595         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
5596          * on bits being shifted in from upper 32-bits. Take easy way out
5597          * and mark unbounded so we can recalculate later from tnum.
5598          */
5599         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
5600         __update_reg_bounds(dst_reg);
5601 }
5602
5603 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
5604  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
5605  * need extra checks in the 32-bit case.
5606  */
5607 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
5608                                       struct bpf_insn *insn,
5609                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
5610                                       struct bpf_reg_state src_reg)
5611 {
5612         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5613         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5614         bool src_known, dst_known;
5615         s64 smin_val, smax_val;
5616         u64 umin_val, umax_val;
5617         s32 s32_min_val, s32_max_val;
5618         u32 u32_min_val, u32_max_val;
5619         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
5620         u32 dst = insn->dst_reg;
5621         int ret;
5622         bool alu32 = (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64);
5623
5624         smin_val = src_reg.smin_value;
5625         smax_val = src_reg.smax_value;
5626         umin_val = src_reg.umin_value;
5627         umax_val = src_reg.umax_value;
5628
5629         s32_min_val = src_reg.s32_min_value;
5630         s32_max_val = src_reg.s32_max_value;
5631         u32_min_val = src_reg.u32_min_value;
5632         u32_max_val = src_reg.u32_max_value;
5633
5634         if (alu32) {
5635                 src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg.var_off);
5636                 dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
5637                 if ((src_known &&
5638                      (s32_min_val != s32_max_val || u32_min_val != u32_max_val)) ||
5639                     s32_min_val > s32_max_val || u32_min_val > u32_max_val) {
5640                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
5641                          * derived from e.g. dead branches.
5642                          */
5643                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
5644                         return 0;
5645                 }
5646         } else {
5647                 src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
5648                 dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
5649                 if ((src_known &&
5650                      (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
5651                     smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
5652                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
5653                          * derived from e.g. dead branches.
5654                          */
5655                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
5656                         return 0;
5657                 }
5658         }
5659
5660         if (!src_known &&
5661             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
5662                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
5663                 return 0;
5664         }
5665
5666         /* Calculate sign/unsigned bounds and tnum for alu32 and alu64 bit ops.
5667          * There are two classes of instructions: The first class we track both
5668          * alu32 and alu64 sign/unsigned bounds independently this provides the
5669          * greatest amount of precision when alu operations are mixed with jmp32
5670          * operations. These operations are BPF_ADD, BPF_SUB, BPF_MUL, BPF_ADD,
5671          * and BPF_OR. This is possible because these ops have fairly easy to
5672          * understand and calculate behavior in both 32-bit and 64-bit alu ops.
5673          * See alu32 verifier tests for examples. The second class of
5674          * operations, BPF_LSH, BPF_RSH, and BPF_ARSH, however are not so easy
5675          * with regards to tracking sign/unsigned bounds because the bits may
5676          * cross subreg boundaries in the alu64 case. When this happens we mark
5677          * the reg unbounded in the subreg bound space and use the resulting
5678          * tnum to calculate an approximation of the sign/unsigned bounds.
5679          */
5680         switch (opcode) {
5681         case BPF_ADD:
5682                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
5683                 if (ret < 0) {
5684                         verbose(env, "R%d tried to add from different pointers or scalars\n", dst);
5685                         return ret;
5686                 }
5687                 scalar32_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
5688                 scalar_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
5689                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
5690                 break;
5691         case BPF_SUB:
5692                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
5693                 if (ret < 0) {
5694                         verbose(env, "R%d tried to sub from different pointers or scalars\n", dst);
5695                         return ret;
5696                 }
5697                 scalar32_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
5698                 scalar_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
5699                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
5700                 break;
5701         case BPF_MUL:
5702                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
5703                 scalar32_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
5704                 scalar_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
5705                 break;
5706         case BPF_AND:
5707                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
5708                 scalar32_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
5709                 scalar_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
5710                 break;
5711         case BPF_OR:
5712                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
5713                 scalar32_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
5714                 scalar_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
5715                 break;
5716         case BPF_LSH:
5717                 if (umax_val >= insn_bitness) {
5718                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
5719                          * This includes shifts by a negative number.
5720                          */
5721                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5722                         break;
5723                 }
5724                 if (alu32)
5725                         scalar32_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
5726                 else
5727                         scalar_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
5728                 break;
5729         case BPF_RSH:
5730                 if (umax_val >= insn_bitness) {
5731                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
5732                          * This includes shifts by a negative number.
5733                          */
5734                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5735                         break;
5736                 }
5737                 if (alu32)
5738                         scalar32_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
5739                 else
5740                         scalar_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
5741                 break;
5742         case BPF_ARSH:
5743                 if (umax_val >= insn_bitness) {
5744                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
5745                          * This includes shifts by a negative number.
5746                          */
5747                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5748                         break;
5749                 }
5750                 if (alu32)
5751                         scalar32_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
5752                 else
5753                         scalar_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
5754                 break;
5755         default:
5756                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5757                 break;
5758         }
5759
5760         /* ALU32 ops are zero extended into 64bit register */
5761         if (alu32)
5762                 zext_32_to_64(dst_reg);
5763
5764         __update_reg_bounds(dst_reg);
5765         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
5766         __reg_bound_offset(dst_reg);
5767         return 0;
5768 }
5769
5770 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
5771  * and var_off.
5772  */
5773 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
5774                                    struct bpf_insn *insn)
5775 {
5776         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5777         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5778         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
5779         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
5780         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5781         int err;
5782
5783         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
5784         src_reg = NULL;
5785         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
5786                 ptr_reg = dst_reg;
5787         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5788                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
5789                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
5790                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
5791                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
5792                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
5793                                  * pointer subtraction
5794                                  */
5795                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
5796                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5797                                         return 0;
5798                                 }
5799                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
5800                                         insn->dst_reg,
5801                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
5802                                 return -EACCES;
5803                         } else {
5804                                 /* scalar += pointer
5805                                  * This is legal, but we have to reverse our
5806                                  * src/dest handling in computing the range
5807                                  */
5808                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
5809                                 if (err)
5810                                         return err;
5811                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5812                                                                src_reg, dst_reg);
5813                         }
5814                 } else if (ptr_reg) {
5815                         /* pointer += scalar */
5816                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
5817                         if (err)
5818                                 return err;
5819                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5820                                                        dst_reg, src_reg);
5821                 }
5822         } else {
5823                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
5824                  * need to be able to read from this state.
5825                  */
5826                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
5827                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
5828                 src_reg = &off_reg;
5829                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
5830                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
5831                                                        ptr_reg, src_reg);
5832         }
5833
5834         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
5835         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
5836                 print_verifier_state(env, state);
5837                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
5838                 return -EINVAL;
5839         }
5840         if (WARN_ON(!src_reg)) {
5841                 print_verifier_state(env, state);
5842                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
5843                 return -EINVAL;
5844         }
5845         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
5846 }
5847
5848 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
5849 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
5850 {
5851         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
5852         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
5853         int err;
5854
5855         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
5856                 if (opcode == BPF_NEG) {
5857                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
5858                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
5859                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
5860                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
5861                                 return -EINVAL;
5862                         }
5863                 } else {
5864                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
5865                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
5866                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5867                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
5868                                 return -EINVAL;
5869                         }
5870                 }
5871
5872                 /* check src operand */
5873                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5874                 if (err)
5875                         return err;
5876
5877                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
5878                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
5879                                 insn->dst_reg);
5880                         return -EACCES;
5881                 }
5882
5883                 /* check dest operand */
5884                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
5885                 if (err)
5886                         return err;
5887
5888         } else if (opcode == BPF_MOV) {
5889
5890                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5891                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5892                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
5893                                 return -EINVAL;
5894                         }
5895
5896                         /* check src operand */
5897                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5898                         if (err)
5899                                 return err;
5900                 } else {
5901                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5902                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
5903                                 return -EINVAL;
5904                         }
5905                 }
5906
5907                 /* check dest operand, mark as required later */
5908                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
5909                 if (err)
5910                         return err;
5911
5912                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5913                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
5914                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
5915
5916                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5917                                 /* case: R1 = R2
5918                                  * copy register state to dest reg
5919                                  */
5920                                 *dst_reg = *src_reg;
5921                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
5922                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
5923                         } else {
5924                                 /* R1 = (u32) R2 */
5925                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
5926                                         verbose(env,
5927                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
5928                                                 insn->src_reg);
5929                                         return -EACCES;
5930                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
5931                                         *dst_reg = *src_reg;
5932                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
5933                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
5934                                 } else {
5935                                         mark_reg_unknown(env, regs,
5936                                                          insn->dst_reg);
5937                                 }
5938                                 zext_32_to_64(dst_reg);
5939                         }
5940                 } else {
5941                         /* case: R = imm
5942                          * remember the value we stored into this reg
5943                          */
5944                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
5945                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
5946                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
5947                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
5948                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5949                                                  insn->imm);
5950                         } else {
5951                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
5952                                                  (u32)insn->imm);
5953                         }
5954                 }
5955
5956         } else if (opcode > BPF_END) {
5957                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
5958                 return -EINVAL;
5959
5960         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
5961
5962                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
5963                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
5964                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5965                                 return -EINVAL;
5966                         }
5967                         /* check src1 operand */
5968                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
5969                         if (err)
5970                                 return err;
5971                 } else {
5972                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
5973                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
5974                                 return -EINVAL;
5975                         }
5976                 }
5977
5978                 /* check src2 operand */
5979                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
5980                 if (err)
5981                         return err;
5982
5983                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
5984                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
5985                         verbose(env, "div by zero\n");
5986                         return -EINVAL;
5987                 }
5988
5989                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
5990                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
5991                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
5992
5993                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
5994                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
5995                                 return -EINVAL;
5996                         }
5997                 }
5998
5999                 /* check dest operand */
6000                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
6001                 if (err)
6002                         return err;
6003
6004                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
6005         }
6006
6007         return 0;
6008 }
6009
6010 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
6011                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
6012                                      enum bpf_reg_type type, u16 new_range)
6013 {
6014         struct bpf_reg_state *reg;
6015         int i;
6016
6017         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
6018                 reg = &state->regs[i];
6019                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
6020                         /* keep the maximum range already checked */
6021                         reg->range = max(reg->range, new_range);
6022         }
6023
6024         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
6025                 if (!reg)
6026                         continue;
6027                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
6028                         reg->range = max(reg->range, new_range);
6029         }
6030 }
6031
6032 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
6033                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
6034                                    enum bpf_reg_type type,
6035                                    bool range_right_open)
6036 {
6037         u16 new_range;
6038         int i;
6039
6040         if (dst_reg->off < 0 ||
6041             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
6042                 /* This doesn't give us any range */
6043                 return;
6044
6045         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
6046             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
6047                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
6048                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
6049                  */
6050                 return;
6051
6052         new_range = dst_reg->off;
6053         if (range_right_open)
6054                 new_range--;
6055
6056         /* Examples for register markings:
6057          *
6058          * pkt_data in dst register:
6059          *
6060          *   r2 = r3;
6061          *   r2 += 8;
6062          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
6063          *   <access okay>
6064          *
6065          *   r2 = r3;
6066          *   r2 += 8;
6067          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
6068          *   <handle exception>
6069          *
6070          *   Where:
6071          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
6072          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
6073          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
6074          *
6075          * pkt_data in src register:
6076          *
6077          *   r2 = r3;
6078          *   r2 += 8;
6079          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
6080          *   <handle exception>
6081          *
6082          *   r2 = r3;
6083          *   r2 += 8;
6084          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
6085          *   <access okay>
6086          *
6087          *   Where:
6088          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
6089          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
6090          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
6091          *
6092          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
6093          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
6094          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
6095          * the check.
6096          */
6097
6098         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
6099          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
6100          * the range won't allow anything.
6101          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
6102          */
6103         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
6104                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
6105                                          new_range);
6106 }
6107
6108 static int is_branch32_taken(struct bpf_reg_state *reg, u32 val, u8 opcode)
6109 {
6110         struct tnum subreg = tnum_subreg(reg->var_off);
6111         s32 sval = (s32)val;
6112
6113         switch (opcode) {
6114         case BPF_JEQ:
6115                 if (tnum_is_const(subreg))
6116                         return !!tnum_equals_const(subreg, val);
6117                 break;
6118         case BPF_JNE:
6119                 if (tnum_is_const(subreg))
6120                         return !tnum_equals_const(subreg, val);
6121                 break;
6122         case BPF_JSET:
6123                 if ((~subreg.mask & subreg.value) & val)
6124                         return 1;
6125                 if (!((subreg.mask | subreg.value) & val))
6126                         return 0;
6127                 break;
6128         case BPF_JGT:
6129                 if (reg->u32_min_value > val)
6130                         return 1;
6131                 else if (reg->u32_max_value <= val)
6132                         return 0;
6133                 break;
6134         case BPF_JSGT:
6135                 if (reg->s32_min_value > sval)
6136                         return 1;
6137                 else if (reg->s32_max_value < sval)
6138                         return 0;
6139                 break;
6140         case BPF_JLT:
6141                 if (reg->u32_max_value < val)
6142                         return 1;
6143                 else if (reg->u32_min_value >= val)
6144                         return 0;
6145                 break;
6146         case BPF_JSLT:
6147                 if (reg->s32_max_value < sval)
6148                         return 1;
6149                 else if (reg->s32_min_value >= sval)
6150                         return 0;
6151                 break;
6152         case BPF_JGE:
6153                 if (reg->u32_min_value >= val)
6154                         return 1;
6155                 else if (reg->u32_max_value < val)
6156                         return 0;
6157                 break;
6158         case BPF_JSGE:
6159                 if (reg->s32_min_value >= sval)
6160                         return 1;
6161                 else if (reg->s32_max_value < sval)
6162                         return 0;
6163                 break;
6164         case BPF_JLE:
6165                 if (reg->u32_max_value <= val)
6166                         return 1;
6167                 else if (reg->u32_min_value > val)
6168                         return 0;
6169                 break;
6170         case BPF_JSLE:
6171                 if (reg->s32_max_value <= sval)
6172                         return 1;
6173                 else if (reg->s32_min_value > sval)
6174                         return 0;
6175                 break;
6176         }
6177
6178         return -1;
6179 }
6180
6181
6182 static int is_branch64_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode)
6183 {
6184         s64 sval = (s64)val;
6185
6186         switch (opcode) {
6187         case BPF_JEQ:
6188                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
6189                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
6190                 break;
6191         case BPF_JNE:
6192                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
6193                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
6194                 break;
6195         case BPF_JSET:
6196                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
6197                         return 1;
6198                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
6199                         return 0;
6200                 break;
6201         case BPF_JGT:
6202                 if (reg->umin_value > val)
6203                         return 1;
6204                 else if (reg->umax_value <= val)
6205                         return 0;
6206                 break;
6207         case BPF_JSGT:
6208                 if (reg->smin_value > sval)
6209                         return 1;
6210                 else if (reg->smax_value < sval)
6211                         return 0;
6212                 break;
6213         case BPF_JLT:
6214                 if (reg->umax_value < val)
6215                         return 1;
6216                 else if (reg->umin_value >= val)
6217                         return 0;
6218                 break;
6219         case BPF_JSLT:
6220                 if (reg->smax_value < sval)
6221                         return 1;
6222                 else if (reg->smin_value >= sval)
6223                         return 0;
6224                 break;
6225         case BPF_JGE:
6226                 if (reg->umin_value >= val)
6227                         return 1;
6228                 else if (reg->umax_value < val)
6229                         return 0;
6230                 break;
6231         case BPF_JSGE:
6232                 if (reg->smin_value >= sval)
6233                         return 1;
6234                 else if (reg->smax_value < sval)
6235                         return 0;
6236                 break;
6237         case BPF_JLE:
6238                 if (reg->umax_value <= val)
6239                         return 1;
6240                 else if (reg->umin_value > val)
6241                         return 0;
6242                 break;
6243         case BPF_JSLE:
6244                 if (reg->smax_value <= sval)
6245                         return 1;
6246                 else if (reg->smin_value > sval)
6247                         return 0;
6248                 break;
6249         }
6250
6251         return -1;
6252 }
6253
6254 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
6255  * and return:
6256  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
6257  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
6258  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value
6259  *      range [0,10]
6260  */
6261 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
6262                            bool is_jmp32)
6263 {
6264         if (__is_pointer_value(false, reg))
6265                 return -1;
6266
6267         if (is_jmp32)
6268                 return is_branch32_taken(reg, val, opcode);
6269         return is_branch64_taken(reg, val, opcode);
6270 }
6271
6272 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
6273  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
6274  * simply doing a BPF_K check.
6275  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
6276  */
6277 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
6278                             struct bpf_reg_state *false_reg,
6279                             u64 val, u32 val32,
6280                             u8 opcode, bool is_jmp32)
6281 {
6282         struct tnum false_32off = tnum_subreg(false_reg->var_off);
6283         struct tnum false_64off = false_reg->var_off;
6284         struct tnum true_32off = tnum_subreg(true_reg->var_off);
6285         struct tnum true_64off = true_reg->var_off;
6286         s64 sval = (s64)val;
6287         s32 sval32 = (s32)val32;
6288
6289         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
6290          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
6291          * the same object, but we don't bother with that.
6292          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
6293          * only need to check one of them for pointerness.
6294          */
6295         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
6296                 return;
6297
6298         switch (opcode) {
6299         case BPF_JEQ:
6300         case BPF_JNE:
6301         {
6302                 struct bpf_reg_state *reg =
6303                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
6304
6305                 /* For BPF_JEQ, if this is false we know nothing Jon Snow, but
6306                  * if it is true we know the value for sure. Likewise for
6307                  * BPF_JNE.
6308                  */
6309                 if (is_jmp32)
6310                         __mark_reg32_known(reg, val32);
6311                 else
6312                         __mark_reg_known(reg, val);
6313                 break;
6314         }
6315         case BPF_JSET:
6316                 if (is_jmp32) {
6317                         false_32off = tnum_and(false_32off, tnum_const(~val32));
6318                         if (is_power_of_2(val32))
6319                                 true_32off = tnum_or(true_32off,
6320                                                      tnum_const(val32));
6321                 } else {
6322                         false_64off = tnum_and(false_64off, tnum_const(~val));
6323                         if (is_power_of_2(val))
6324                                 true_64off = tnum_or(true_64off,
6325                                                      tnum_const(val));
6326                 }
6327                 break;
6328         case BPF_JGE:
6329         case BPF_JGT:
6330         {
6331                 if (is_jmp32) {
6332                         u32 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val32  : val32 - 1;
6333                         u32 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val32 + 1 : val32;
6334
6335                         false_reg->u32_max_value = min(false_reg->u32_max_value,
6336                                                        false_umax);
6337                         true_reg->u32_min_value = max(true_reg->u32_min_value,
6338                                                       true_umin);
6339                 } else {
6340                         u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
6341                         u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
6342
6343                         false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
6344                         true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
6345                 }
6346                 break;
6347         }
6348         case BPF_JSGE:
6349         case BPF_JSGT:
6350         {
6351                 if (is_jmp32) {
6352                         s32 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval32    : sval32 - 1;
6353                         s32 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval32 + 1 : sval32;
6354
6355                         false_reg->s32_max_value = min(false_reg->s32_max_value, false_smax);
6356                         true_reg->s32_min_value = max(true_reg->s32_min_value, true_smin);
6357                 } else {
6358                         s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
6359                         s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
6360
6361                         false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
6362                         true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
6363                 }
6364                 break;
6365         }
6366         case BPF_JLE:
6367         case BPF_JLT:
6368         {
6369                 if (is_jmp32) {
6370                         u32 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val32  : val32 + 1;
6371                         u32 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val32 - 1 : val32;
6372
6373                         false_reg->u32_min_value = max(false_reg->u32_min_value,
6374                                                        false_umin);
6375                         true_reg->u32_max_value = min(true_reg->u32_max_value,
6376                                                       true_umax);
6377                 } else {
6378                         u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
6379                         u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
6380
6381                         false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
6382                         true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
6383                 }
6384                 break;
6385         }
6386         case BPF_JSLE:
6387         case BPF_JSLT:
6388         {
6389                 if (is_jmp32) {
6390                         s32 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval32    : sval32 + 1;
6391                         s32 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval32 - 1 : sval32;
6392
6393                         false_reg->s32_min_value = max(false_reg->s32_min_value, false_smin);
6394                         true_reg->s32_max_value = min(true_reg->s32_max_value, true_smax);
6395                 } else {
6396                         s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
6397                         s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
6398
6399                         false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
6400                         true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
6401                 }
6402                 break;
6403         }
6404         default:
6405                 return;
6406         }
6407
6408         if (is_jmp32) {
6409                 false_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(false_64off),
6410                                              tnum_subreg(false_32off));
6411                 true_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(true_64off),
6412                                             tnum_subreg(true_32off));
6413                 __reg_combine_32_into_64(false_reg);
6414                 __reg_combine_32_into_64(true_reg);
6415         } else {
6416                 false_reg->var_off = false_64off;
6417                 true_reg->var_off = true_64off;
6418                 __reg_combine_64_into_32(false_reg);
6419                 __reg_combine_64_into_32(true_reg);
6420         }
6421 }
6422
6423 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
6424  * the variable reg.
6425  */
6426 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
6427                                 struct bpf_reg_state *false_reg,
6428                                 u64 val, u32 val32,
6429                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
6430 {
6431         /* How can we transform "a <op> b" into "b <op> a"? */
6432         static const u8 opcode_flip[16] = {
6433                 /* these stay the same */
6434                 [BPF_JEQ  >> 4] = BPF_JEQ,
6435                 [BPF_JNE  >> 4] = BPF_JNE,
6436                 [BPF_JSET >> 4] = BPF_JSET,
6437                 /* these swap "lesser" and "greater" (L and G in the opcodes) */
6438                 [BPF_JGE  >> 4] = BPF_JLE,
6439                 [BPF_JGT  >> 4] = BPF_JLT,
6440                 [BPF_JLE  >> 4] = BPF_JGE,
6441                 [BPF_JLT  >> 4] = BPF_JGT,
6442                 [BPF_JSGE >> 4] = BPF_JSLE,
6443                 [BPF_JSGT >> 4] = BPF_JSLT,
6444                 [BPF_JSLE >> 4] = BPF_JSGE,
6445                 [BPF_JSLT >> 4] = BPF_JSGT
6446         };
6447         opcode = opcode_flip[opcode >> 4];
6448         /* This uses zero as "not present in table"; luckily the zero opcode,
6449          * BPF_JA, can't get here.
6450          */
6451         if (opcode)
6452                 reg_set_min_max(true_reg, false_reg, val, val32, opcode, is_jmp32);
6453 }
6454
6455 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
6456 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
6457                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
6458 {
6459         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
6460                                                         dst_reg->umin_value);
6461         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
6462                                                         dst_reg->umax_value);
6463         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
6464                                                         dst_reg->smin_value);
6465         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
6466                                                         dst_reg->smax_value);
6467         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
6468                                                              dst_reg->var_off);
6469         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
6470         __update_reg_bounds(src_reg);
6471         __update_reg_bounds(dst_reg);
6472         /* We might have learned something about the sign bit. */
6473         __reg_deduce_bounds(src_reg);
6474         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
6475         /* We might have learned some bits from the bounds. */
6476         __reg_bound_offset(src_reg);
6477         __reg_bound_offset(dst_reg);
6478         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
6479          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
6480          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
6481          */
6482         __update_reg_bounds(src_reg);
6483         __update_reg_bounds(dst_reg);
6484 }
6485
6486 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
6487                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
6488                                 struct bpf_reg_state *false_src,
6489                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
6490                                 u8 opcode)
6491 {
6492         switch (opcode) {
6493         case BPF_JEQ:
6494                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
6495                 break;
6496         case BPF_JNE:
6497                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
6498                 break;
6499         }
6500 }
6501
6502 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
6503                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
6504                                  bool is_null)
6505 {
6506         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id) {
6507                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
6508                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
6509                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
6510                  */
6511                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
6512                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
6513                                  reg->off)) {
6514                         __mark_reg_known_zero(reg);
6515                         reg->off = 0;
6516                 }
6517                 if (is_null) {
6518                         reg->type = SCALAR_VALUE;
6519                 } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
6520                         if (reg->map_ptr->inner_map_meta) {
6521                                 reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
6522                                 reg->map_ptr = reg->map_ptr->inner_map_meta;
6523                         } else if (reg->map_ptr->map_type ==
6524                                    BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
6525                                 reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
6526                         } else {
6527                                 reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
6528                         }
6529                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
6530                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
6531                 } else if (reg->type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
6532                         reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
6533                 } else if (reg->type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
6534                         reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
6535                 }
6536                 if (is_null) {
6537                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
6538                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
6539                          * so that state pruning has chances to take effect.
6540                          */
6541                         reg->id = 0;
6542                         reg->ref_obj_id = 0;
6543                 } else if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
6544                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
6545                          * in release_reg_references().
6546                          *
6547                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
6548                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
6549                          */
6550                         reg->id = 0;
6551                 }
6552         }
6553 }
6554
6555 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
6556                                     bool is_null)
6557 {
6558         struct bpf_reg_state *reg;
6559         int i;
6560
6561         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
6562                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
6563
6564         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
6565                 if (!reg)
6566                         continue;
6567                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
6568         }
6569 }
6570
6571 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
6572  * be folded together at some point.
6573  */
6574 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
6575                                   bool is_null)
6576 {
6577         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
6578         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
6579         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
6580         u32 id = regs[regno].id;
6581         int i;
6582
6583         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
6584                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
6585                  * No one could have freed the reference state before
6586                  * doing the NULL check.
6587                  */
6588                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
6589
6590         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
6591                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
6592 }
6593
6594 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
6595                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
6596                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
6597                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
6598                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
6599 {
6600         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
6601                 return false;
6602
6603         /* Pointers are always 64-bit. */
6604         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
6605                 return false;
6606
6607         switch (BPF_OP(insn->code)) {
6608         case BPF_JGT:
6609                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6610                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6611                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6612                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6613                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
6614                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
6615                                                dst_reg->type, false);
6616                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6617                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6618                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6619                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6620                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
6621                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
6622                                                src_reg->type, true);
6623                 } else {
6624                         return false;
6625                 }
6626                 break;
6627         case BPF_JLT:
6628                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6629                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6630                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6631                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6632                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
6633                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
6634                                                dst_reg->type, true);
6635                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6636                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6637                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6638                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6639                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
6640                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
6641                                                src_reg->type, false);
6642                 } else {
6643                         return false;
6644                 }
6645                 break;
6646         case BPF_JGE:
6647                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6648                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6649                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6650                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6651                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
6652                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
6653                                                dst_reg->type, true);
6654                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6655                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6656                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6657                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6658                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
6659                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
6660                                                src_reg->type, false);
6661                 } else {
6662                         return false;
6663                 }
6664                 break;
6665         case BPF_JLE:
6666                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
6667                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
6668                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
6669                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
6670                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
6671                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
6672                                                dst_reg->type, false);
6673                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
6674                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
6675                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
6676                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
6677                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
6678                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
6679                                                src_reg->type, true);
6680                 } else {
6681                         return false;
6682                 }
6683                 break;
6684         default:
6685                 return false;
6686         }
6687
6688         return true;
6689 }
6690
6691 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
6692                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
6693 {
6694         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
6695         struct bpf_verifier_state *other_branch;
6696         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
6697         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
6698         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6699         bool is_jmp32;
6700         int pred = -1;
6701         int err;
6702
6703         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
6704         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
6705                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
6706                 return -EINVAL;
6707         }
6708
6709         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6710                 if (insn->imm != 0) {
6711                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
6712                         return -EINVAL;
6713                 }
6714
6715                 /* check src1 operand */
6716                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6717                 if (err)
6718                         return err;
6719
6720                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
6721                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
6722                                 insn->src_reg);
6723                         return -EACCES;
6724                 }
6725                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
6726         } else {
6727                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
6728                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
6729                         return -EINVAL;
6730                 }
6731         }
6732
6733         /* check src2 operand */
6734         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
6735         if (err)
6736                 return err;
6737
6738         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
6739         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
6740
6741         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
6742                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
6743         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
6744                    is_jmp32 && tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))) {
6745                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
6746                                        tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
6747                                        opcode,
6748                                        is_jmp32);
6749         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
6750                    !is_jmp32 && tnum_is_const(src_reg->var_off)) {
6751                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
6752                                        src_reg->var_off.value,
6753                                        opcode,
6754                                        is_jmp32);
6755         }
6756
6757         if (pred >= 0) {
6758                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
6759                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err)
6760                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
6761                 if (err)
6762                         return err;
6763         }
6764         if (pred == 1) {
6765                 /* only follow the goto, ignore fall-through */
6766                 *insn_idx += insn->off;
6767                 return 0;
6768         } else if (pred == 0) {
6769                 /* only follow fall-through branch, since
6770                  * that's where the program will go
6771                  */
6772                 return 0;
6773         }
6774
6775         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
6776                                   false);
6777         if (!other_branch)
6778                 return -EFAULT;
6779         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
6780
6781         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
6782          * our min/max values for our dst register.
6783          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
6784          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
6785          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
6786          * comparable.
6787          */
6788         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6789                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
6790
6791                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
6792                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
6793                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
6794                             (is_jmp32 &&
6795                              tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))))
6796                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
6797                                                 dst_reg,
6798                                                 src_reg->var_off.value,
6799                                                 tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
6800                                                 opcode, is_jmp32);
6801                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
6802                                  (is_jmp32 &&
6803                                   tnum_is_const(tnum_subreg(dst_reg->var_off))))
6804                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
6805                                                     src_reg,
6806                                                     dst_reg->var_off.value,
6807                                                     tnum_subreg(dst_reg->var_off).value,
6808                                                     opcode, is_jmp32);
6809                         else if (!is_jmp32 &&
6810                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
6811                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
6812                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
6813                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
6814                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
6815                 }
6816         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
6817                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
6818                                         dst_reg, insn->imm, (u32)insn->imm,
6819                                         opcode, is_jmp32);
6820         }
6821
6822         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
6823          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
6824          *       which will never be JMP32.
6825          */
6826         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
6827             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
6828             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
6829                 /* Mark all identical registers in each branch as either
6830                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
6831                  */
6832                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
6833                                       opcode == BPF_JNE);
6834                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
6835                                       opcode == BPF_JEQ);
6836         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
6837                                            this_branch, other_branch) &&
6838                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
6839                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
6840                         insn->dst_reg);
6841                 return -EACCES;
6842         }
6843         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
6844                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
6845         return 0;
6846 }
6847
6848 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
6849 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6850 {
6851         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
6852         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6853         struct bpf_map *map;
6854         int err;
6855
6856         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
6857                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
6858                 return -EINVAL;
6859         }
6860         if (insn->off != 0) {
6861                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
6862                 return -EINVAL;
6863         }
6864
6865         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
6866         if (err)
6867                 return err;
6868
6869         if (insn->src_reg == 0) {
6870                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
6871
6872                 regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
6873                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
6874                 return 0;
6875         }
6876
6877         map = env->used_maps[aux->map_index];
6878         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
6879         regs[insn->dst_reg].map_ptr = map;
6880
6881         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
6882                 regs[insn->dst_reg].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
6883                 regs[insn->dst_reg].off = aux->map_off;
6884                 if (map_value_has_spin_lock(map))
6885                         regs[insn->dst_reg].id = ++env->id_gen;
6886         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
6887                 regs[insn->dst_reg].type = CONST_PTR_TO_MAP;
6888         } else {
6889                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6890                 return -EINVAL;
6891         }
6892
6893         return 0;
6894 }
6895
6896 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
6897 {
6898         switch (type) {
6899         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
6900         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
6901         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
6902                 return true;
6903         default:
6904                 return false;
6905         }
6906 }
6907
6908 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
6909  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
6910  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
6911  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
6912  *
6913  * Implicit input:
6914  *   ctx == skb == R6 == CTX
6915  *
6916  * Explicit input:
6917  *   SRC == any register
6918  *   IMM == 32-bit immediate
6919  *
6920  * Output:
6921  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
6922  */
6923 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6924 {
6925         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6926         static const int ctx_reg = BPF_REG_6;
6927         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
6928         int i, err;
6929
6930         if (!may_access_skb(env->prog->type)) {
6931                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
6932                 return -EINVAL;
6933         }
6934
6935         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
6936                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
6937                 return -EINVAL;
6938         }
6939
6940         if (env->subprog_cnt > 1) {
6941                 /* when program has LD_ABS insn JITs and interpreter assume
6942                  * that r1 == ctx == skb which is not the case for callees
6943                  * that can have arbitrary arguments. It's problematic
6944                  * for main prog as well since JITs would need to analyze
6945                  * all functions in order to make proper register save/restore
6946                  * decisions in the main prog. Hence disallow LD_ABS with calls
6947                  */
6948                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions cannot be mixed with bpf-to-bpf calls\n");
6949                 return -EINVAL;
6950         }
6951
6952         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
6953             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
6954             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
6955                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
6956                 return -EINVAL;
6957         }
6958
6959         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
6960         err = check_reg_arg(env, ctx_reg, SRC_OP);
6961         if (err)
6962                 return err;
6963
6964         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
6965          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
6966          * reference leak.
6967          */
6968         err = check_reference_leak(env);
6969         if (err) {
6970                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
6971                 return err;
6972         }
6973
6974         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
6975                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
6976                 return -EINVAL;
6977         }
6978
6979         if (regs[ctx_reg].type != PTR_TO_CTX) {
6980                 verbose(env,
6981                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
6982                 return -EINVAL;
6983         }
6984
6985         if (mode == BPF_IND) {
6986                 /* check explicit source operand */
6987                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
6988                 if (err)
6989                         return err;
6990         }
6991
6992         err = check_ctx_reg(env, &regs[ctx_reg], ctx_reg);
6993         if (err < 0)
6994                 return err;
6995
6996         /* reset caller saved regs to unreadable */
6997         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6998                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6999                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
7000         }
7001
7002         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
7003          * the value fetched from the packet.
7004          * Already marked as written above.
7005          */
7006         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
7007         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
7008         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
7009         return 0;
7010 }
7011
7012 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
7013 {
7014         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
7015         const struct bpf_prog *prog = env->prog;
7016         struct bpf_reg_state *reg;
7017         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
7018         int err;
7019
7020         /* LSM and struct_ops func-ptr's return type could be "void" */
7021         if ((env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS ||
7022              env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_LSM) &&
7023             !prog->aux->attach_func_proto->type)
7024                 return 0;
7025
7026         /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
7027          * to return the value from eBPF program.
7028          * Make sure that it's readable at this time
7029          * of bpf_exit, which means that program wrote
7030          * something into it earlier
7031          */
7032         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
7033         if (err)
7034                 return err;
7035
7036         if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
7037                 verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
7038                 return -EACCES;
7039         }
7040
7041         switch (env->prog->type) {
7042         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
7043                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
7044                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG)
7045                         range = tnum_range(1, 1);
7046                 break;
7047         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
7048                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
7049                         range = tnum_range(0, 3);
7050                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
7051                 }
7052                 break;
7053         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
7054         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
7055         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
7056         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
7057         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
7058                 break;
7059         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
7060                 if (!env->prog->aux->attach_btf_id)
7061                         return 0;
7062                 range = tnum_const(0);
7063                 break;
7064         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
7065                 switch (env->prog->expected_attach_type) {
7066                 case BPF_TRACE_FENTRY:
7067                 case BPF_TRACE_FEXIT:
7068                         range = tnum_const(0);
7069                         break;
7070                 case BPF_TRACE_RAW_TP:
7071                 case BPF_MODIFY_RETURN:
7072                         return 0;
7073                 default:
7074                         return -ENOTSUPP;
7075                 }
7076                 break;
7077         case BPF_PROG_TYPE_EXT:
7078                 /* freplace program can return anything as its return value
7079                  * depends on the to-be-replaced kernel func or bpf program.
7080                  */
7081         default:
7082                 return 0;
7083         }
7084
7085         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
7086         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
7087                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
7088                         reg_type_str[reg->type]);
7089                 return -EINVAL;
7090         }
7091
7092         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
7093                 char tn_buf[48];
7094
7095                 verbose(env, "At program exit the register R0 ");
7096                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
7097                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
7098                         verbose(env, "has value %s", tn_buf);
7099                 } else {
7100                         verbose(env, "has unknown scalar value");
7101                 }
7102                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), range);
7103                 verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
7104                 return -EINVAL;
7105         }
7106
7107         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
7108             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
7109                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
7110         return 0;
7111 }
7112
7113 /* non-recursive DFS pseudo code
7114  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
7115  * 2      label v as discovered
7116  * 3      let S be a stack
7117  * 4      S.push(v)
7118  * 5      while S is not empty
7119  * 6            t <- S.pop()
7120  * 7            if t is what we're looking for:
7121  * 8                return t
7122  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
7123  * 10               if edge e is already labelled
7124  * 11                   continue with the next edge
7125  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
7126  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
7127  * 14                   label e as tree-edge
7128  * 15                   label w as discovered
7129  * 16                   S.push(w)
7130  * 17                   continue at 5
7131  * 18               else if vertex w is discovered
7132  * 19                   label e as back-edge
7133  * 20               else
7134  * 21                   // vertex w is explored
7135  * 22                   label e as forward- or cross-edge
7136  * 23           label t as explored
7137  * 24           S.pop()
7138  *
7139  * convention:
7140  * 0x10 - discovered
7141  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
7142  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
7143  * 0x20 - explored
7144  */
7145
7146 enum {
7147         DISCOVERED = 0x10,
7148         EXPLORED = 0x20,
7149         FALLTHROUGH = 1,
7150         BRANCH = 2,
7151 };
7152
7153 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
7154 {
7155         return env->prog->len;
7156 }
7157
7158 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
7159                                         struct bpf_verifier_env *env,
7160                                         int idx)
7161 {
7162         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
7163         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
7164
7165         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
7166 }
7167
7168 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
7169 {
7170         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
7171 }
7172
7173 /* t, w, e - match pseudo-code above:
7174  * t - index of current instruction
7175  * w - next instruction
7176  * e - edge
7177  */
7178 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
7179                      bool loop_ok)
7180 {
7181         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
7182         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
7183
7184         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
7185                 return 0;
7186
7187         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
7188                 return 0;
7189
7190         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
7191                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
7192                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
7193                 return -EINVAL;
7194         }
7195
7196         if (e == BRANCH)
7197                 /* mark branch target for state pruning */
7198                 init_explored_state(env, w);
7199
7200         if (insn_state[w] == 0) {
7201                 /* tree-edge */
7202                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
7203                 insn_state[w] = DISCOVERED;
7204                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
7205                         return -E2BIG;
7206                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
7207                 return 1;
7208         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
7209                 if (loop_ok && env->allow_ptr_leaks)
7210                         return 0;
7211                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
7212                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
7213                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
7214                 return -EINVAL;
7215         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
7216                 /* forward- or cross-edge */
7217                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
7218         } else {
7219                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
7220                 return -EFAULT;
7221         }
7222         return 0;
7223 }
7224
7225 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
7226  * loop == back-edge in directed graph
7227  */
7228 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
7229 {
7230         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
7231         int insn_cnt = env->prog->len;
7232         int *insn_stack, *insn_state;
7233         int ret = 0;
7234         int i, t;
7235
7236         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
7237         if (!insn_state)
7238                 return -ENOMEM;
7239
7240         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
7241         if (!insn_stack) {
7242                 kvfree(insn_state);
7243                 return -ENOMEM;
7244         }
7245
7246         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
7247         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
7248         env->cfg.cur_stack = 1;
7249
7250 peek_stack:
7251         if (env->cfg.cur_stack == 0)
7252                 goto check_state;
7253         t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
7254
7255         if (BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP ||
7256             BPF_CLASS(insns[t].code) == BPF_JMP32) {
7257                 u8 opcode = BPF_OP(insns[t].code);
7258
7259                 if (opcode == BPF_EXIT) {
7260                         goto mark_explored;
7261                 } else if (opcode == BPF_CALL) {
7262                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
7263                         if (ret == 1)
7264                                 goto peek_stack;
7265                         else if (ret < 0)
7266                                 goto err_free;
7267                         if (t + 1 < insn_cnt)
7268                                 init_explored_state(env, t + 1);
7269                         if (insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL) {
7270                                 init_explored_state(env, t);
7271                                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
7272                                                 env, false);
7273                                 if (ret == 1)
7274                                         goto peek_stack;
7275                                 else if (ret < 0)
7276                                         goto err_free;
7277                         }
7278                 } else if (opcode == BPF_JA) {
7279                         if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K) {
7280                                 ret = -EINVAL;
7281                                 goto err_free;
7282                         }
7283                         /* unconditional jump with single edge */
7284                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1,
7285                                         FALLTHROUGH, env, true);
7286                         if (ret == 1)
7287                                 goto peek_stack;
7288                         else if (ret < 0)
7289                                 goto err_free;
7290                         /* unconditional jmp is not a good pruning point,
7291                          * but it's marked, since backtracking needs
7292                          * to record jmp history in is_state_visited().
7293                          */
7294                         init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
7295                         /* tell verifier to check for equivalent states
7296                          * after every call and jump
7297                          */
7298                         if (t + 1 < insn_cnt)
7299                                 init_explored_state(env, t + 1);
7300                 } else {
7301                         /* conditional jump with two edges */
7302                         init_explored_state(env, t);
7303                         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
7304                         if (ret == 1)
7305                                 goto peek_stack;
7306                         else if (ret < 0)
7307                                 goto err_free;
7308
7309                         ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
7310                         if (ret == 1)
7311                                 goto peek_stack;
7312                         else if (ret < 0)
7313                                 goto err_free;
7314                 }
7315         } else {
7316                 /* all other non-branch instructions with single
7317                  * fall-through edge
7318                  */
7319                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
7320                 if (ret == 1)
7321                         goto peek_stack;
7322                 else if (ret < 0)
7323                         goto err_free;
7324         }
7325
7326 mark_explored:
7327         insn_state[t] = EXPLORED;
7328         if (env->cfg.cur_stack-- <= 0) {
7329                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
7330                 ret = -EFAULT;
7331                 goto err_free;
7332         }
7333         goto peek_stack;
7334
7335 check_state:
7336         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
7337                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
7338                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
7339                         ret = -EINVAL;
7340                         goto err_free;
7341                 }
7342         }
7343         ret = 0; /* cfg looks good */
7344
7345 err_free:
7346         kvfree(insn_state);
7347         kvfree(insn_stack);
7348         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
7349         return ret;
7350 }
7351
7352 /* The minimum supported BTF func info size */
7353 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
7354 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
7355
7356 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
7357                           const union bpf_attr *attr,
7358                           union bpf_attr __user *uattr)
7359 {
7360         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
7361         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
7362         struct bpf_func_info *krecord;
7363         struct bpf_func_info_aux *info_aux = NULL;
7364         const struct btf_type *type;
7365         struct bpf_prog *prog;
7366         const struct btf *btf;
7367         void __user *urecord;
7368         u32 prev_offset = 0;
7369         int ret = 0;
7370
7371         nfuncs = attr->func_info_cnt;
7372         if (!nfuncs)
7373                 return 0;
7374
7375         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
7376                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
7377                 return -EINVAL;
7378         }
7379
7380         urec_size = attr->func_info_rec_size;
7381         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
7382             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
7383             urec_size % sizeof(u32)) {
7384                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
7385                 return -EINVAL;
7386         }
7387
7388         prog = env->prog;
7389         btf = prog->aux->btf;
7390
7391         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
7392         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
7393
7394         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
7395         if (!krecord)
7396                 return -ENOMEM;
7397         info_aux = kcalloc(nfuncs, sizeof(*info_aux), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
7398         if (!info_aux)
7399                 goto err_free;
7400
7401         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
7402                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
7403                 if (ret) {
7404                         if (ret == -E2BIG) {
7405                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
7406                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
7407                                  * out the rest of the record.
7408                                  */
7409                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
7410                                         ret = -EFAULT;
7411                         }
7412                         goto err_free;
7413                 }
7414
7415                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
7416                         ret = -EFAULT;
7417                         goto err_free;
7418                 }
7419
7420                 /* check insn_off */
7421                 if (i == 0) {
7422                         if (krecord[i].insn_off) {
7423                                 verbose(env,
7424                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
7425                                         krecord[i].insn_off);
7426                                 ret = -EINVAL;
7427                                 goto err_free;
7428                         }
7429                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
7430                         verbose(env,
7431                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
7432                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
7433                         ret = -EINVAL;
7434                         goto err_free;
7435                 }
7436
7437                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
7438                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
7439                         ret = -EINVAL;
7440                         goto err_free;
7441                 }
7442
7443                 /* check type_id */
7444                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
7445                 if (!type || !btf_type_is_func(type)) {
7446                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
7447                                 krecord[i].type_id);
7448                         ret = -EINVAL;
7449                         goto err_free;
7450                 }
7451                 info_aux[i].linkage = BTF_INFO_VLEN(type->info);
7452                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
7453                 urecord += urec_size;
7454         }
7455
7456         prog->aux->func_info = krecord;
7457         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
7458         prog->aux->func_info_aux = info_aux;
7459         return 0;
7460
7461 err_free:
7462         kvfree(krecord);
7463         kfree(info_aux);
7464         return ret;
7465 }
7466
7467 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
7468 {
7469         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
7470         int i;
7471
7472         if (!aux->func_info)
7473                 return;
7474
7475         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
7476                 aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
7477 }
7478
7479 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
7480                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
7481 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
7482
7483 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
7484                           const union bpf_attr *attr,
7485                           union bpf_attr __user *uattr)
7486 {
7487         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
7488         struct bpf_subprog_info *sub;
7489         struct bpf_line_info *linfo;
7490         struct bpf_prog *prog;
7491         const struct btf *btf;
7492         void __user *ulinfo;
7493         int err;
7494
7495         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
7496         if (!nr_linfo)
7497                 return 0;
7498
7499         rec_size = attr->line_info_rec_size;
7500         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
7501             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
7502             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
7503                 return -EINVAL;
7504
7505         /* Need to zero it in case the userspace may
7506          * pass in a smaller bpf_line_info object.
7507          */
7508         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
7509                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
7510         if (!linfo)
7511                 return -ENOMEM;
7512
7513         prog = env->prog;
7514         btf = prog->aux->btf;
7515
7516         s = 0;
7517         sub = env->subprog_info;
7518         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
7519         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
7520         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
7521         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
7522                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
7523                 if (err) {
7524                         if (err == -E2BIG) {
7525                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
7526                                 if (put_user(expected_size,
7527                                              &uattr->line_info_rec_size))
7528                                         err = -EFAULT;
7529                         }
7530                         goto err_free;
7531                 }
7532
7533                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
7534                         err = -EFAULT;
7535                         goto err_free;
7536                 }
7537
7538                 /*
7539                  * Check insn_off to ensure
7540                  * 1) strictly increasing AND
7541                  * 2) bounded by prog->len
7542                  *
7543                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
7544                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
7545                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
7546                  * first sub also and the first sub must have
7547                  * subprog_info[0].start == 0.
7548                  */
7549                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
7550                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
7551                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
7552                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
7553                                 prog->len);
7554                         err = -EINVAL;
7555                         goto err_free;
7556                 }
7557
7558                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
7559                         verbose(env,
7560                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
7561                                 i);
7562                         err = -EINVAL;
7563                         goto err_free;
7564                 }
7565
7566                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
7567                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
7568                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
7569                         err = -EINVAL;
7570                         goto err_free;
7571                 }
7572
7573                 if (s != env->subprog_cnt) {
7574                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
7575                                 sub[s].linfo_idx = i;
7576                                 s++;
7577                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
7578                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
7579                                 err = -EINVAL;
7580                                 goto err_free;
7581                         }
7582                 }
7583
7584                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
7585                 ulinfo += rec_size;
7586         }
7587
7588         if (s != env->subprog_cnt) {
7589                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
7590                         env->subprog_cnt - s, s);
7591                 err = -EINVAL;
7592                 goto err_free;
7593         }
7594
7595         prog->aux->linfo = linfo;
7596         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
7597
7598         return 0;
7599
7600 err_free:
7601         kvfree(linfo);
7602         return err;
7603 }
7604
7605 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
7606                           const union bpf_attr *attr,
7607                           union bpf_attr __user *uattr)
7608 {
7609         struct btf *btf;
7610         int err;
7611
7612         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt)
7613                 return 0;
7614
7615         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
7616         if (IS_ERR(btf))
7617                 return PTR_ERR(btf);
7618         env->prog->aux->btf = btf;
7619
7620         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
7621         if (err)
7622                 return err;
7623
7624         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
7625         if (err)
7626                 return err;
7627
7628         return 0;
7629 }
7630
7631 /* check %cur's range satisfies %old's */
7632 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
7633                          struct bpf_reg_state *cur)
7634 {
7635         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
7636                old->umax_value >= cur->umax_value &&
7637                old->smin_value <= cur->smin_value &&
7638                old->smax_value >= cur->smax_value;
7639 }
7640
7641 /* Maximum number of register states that can exist at once */
7642 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
7643 struct idpair {
7644         u32 old;
7645         u32 cur;
7646 };
7647
7648 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
7649  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
7650  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
7651  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
7652  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
7653  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
7654  * that.
7655  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
7656  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
7657  */
7658 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
7659 {
7660         unsigned int i;
7661
7662         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
7663                 if (!idmap[i].old) {
7664                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
7665                         idmap[i].old = old_id;
7666                         idmap[i].cur = cur_id;
7667                         return true;
7668                 }
7669                 if (idmap[i].old == old_id)
7670                         return idmap[i].cur == cur_id;
7671         }
7672         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
7673         WARN_ON_ONCE(1);
7674         return false;
7675 }
7676
7677 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
7678                              struct bpf_func_state *st)
7679 {
7680         enum bpf_reg_liveness live;
7681         int i, j;
7682
7683         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
7684                 live = st->regs[i].live;
7685                 /* liveness must not touch this register anymore */
7686                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
7687                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
7688                         /* since the register is unused, clear its state
7689                          * to make further comparison simpler
7690                          */
7691                         __mark_reg_not_init(env, &st->regs[i]);
7692         }
7693
7694         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
7695                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
7696                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
7697                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
7698                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
7699                         __mark_reg_not_init(env, &st->stack[i].spilled_ptr);
7700                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
7701                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
7702                 }
7703         }
7704 }
7705
7706 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
7707                                  struct bpf_verifier_state *st)
7708 {
7709         int i;
7710
7711         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
7712                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
7713                 return;
7714
7715         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
7716                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
7717 }
7718
7719 /* the parentage chains form a tree.
7720  * the verifier states are added to state lists at given insn and
7721  * pushed into state stack for future exploration.
7722  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
7723  * stored in the state lists have their final liveness state already,
7724  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
7725  * the verifier explores other branches.
7726  * Example:
7727  * 1: r0 = 1
7728  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
7729  * 3: r0 = 2
7730  * 4: exit
7731  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
7732  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
7733  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
7734  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
7735  *
7736  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
7737  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
7738  * time means that all states below this branch were already explored and
7739  * their final liveness markes are already propagated.
7740  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
7741  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
7742  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
7743  * will not be used.
7744  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
7745  * to simplify state merging.
7746  *
7747  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
7748  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
7749  * the callsites
7750  */
7751 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
7752                               struct bpf_verifier_state *cur)
7753 {
7754         struct bpf_verifier_state_list *sl;
7755         int i;
7756
7757         sl = *explored_state(env, insn);
7758         while (sl) {
7759                 if (sl->state.branches)
7760                         goto next;
7761                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
7762                     sl->state.curframe != cur->curframe)
7763                         goto next;
7764                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
7765                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
7766                                 goto next;
7767                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
7768 next:
7769                 sl = sl->next;
7770         }
7771 }
7772
7773 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
7774 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
7775                     struct idpair *idmap)
7776 {
7777         bool equal;
7778
7779         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
7780                 /* explored state didn't use this */
7781                 return true;
7782
7783         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
7784
7785         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
7786                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
7787                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
7788                  */
7789                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
7790
7791         if (equal)
7792                 return true;
7793
7794         if (rold->type == NOT_INIT)
7795                 /* explored state can't have used this */
7796                 return true;
7797         if (rcur->type == NOT_INIT)
7798                 return false;
7799         switch (rold->type) {
7800         case SCALAR_VALUE:
7801                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
7802                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
7803                                 return true;
7804                         /* new val must satisfy old val knowledge */
7805                         return range_within(rold, rcur) &&
7806                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7807                 } else {
7808                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
7809                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
7810                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
7811                          * while pointers are not. We could make this safe in
7812                          * special cases if root is calling us, but it's
7813                          * probably not worth the hassle.
7814                          */
7815                         return false;
7816                 }
7817         case PTR_TO_MAP_VALUE:
7818                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
7819                  * everything else matches, we are OK.
7820                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
7821                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
7822                  * the rest of the prog is valid for one map element then
7823                  * it's valid for all map elements regardless of the key
7824                  * used in bpf_map_lookup()
7825                  */
7826                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
7827                        range_within(rold, rcur) &&
7828                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7829         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
7830                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
7831                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
7832                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
7833                  * checked, doing so could have affected others with the same
7834                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
7835                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
7836                  */
7837                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
7838                         return false;
7839                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
7840                         return false;
7841                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
7842                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
7843         case PTR_TO_PACKET_META:
7844         case PTR_TO_PACKET:
7845                 if (rcur->type != rold->type)
7846                         return false;
7847                 /* We must have at least as much range as the old ptr
7848                  * did, so that any accesses which were safe before are
7849                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
7850                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
7851                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
7852                  */
7853                 if (rold->range > rcur->range)
7854                         return false;
7855                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
7856                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
7857                  */
7858                 if (rold->off != rcur->off)
7859                         return false;
7860                 /* id relations must be preserved */
7861                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
7862                         return false;
7863                 /* new val must satisfy old val knowledge */
7864                 return range_within(rold, rcur) &&
7865                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
7866         case PTR_TO_CTX:
7867         case CONST_PTR_TO_MAP:
7868         case PTR_TO_PACKET_END:
7869         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
7870         case PTR_TO_SOCKET:
7871         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
7872         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
7873         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
7874         case PTR_TO_TCP_SOCK:
7875         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
7876         case PTR_TO_XDP_SOCK:
7877                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
7878                  * would have accepted
7879                  */
7880         default:
7881                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
7882                 return false;
7883         }
7884
7885         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
7886         WARN_ON_ONCE(1);
7887         return false;
7888 }
7889
7890 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
7891                       struct bpf_func_state *cur,
7892                       struct idpair *idmap)
7893 {
7894         int i, spi;
7895
7896         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
7897          * slots in the current stack, since explored(safe) state
7898          * didn't use them
7899          */
7900         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
7901                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
7902
7903                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
7904                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
7905                         /* explored state didn't use this */
7906                         continue;
7907                 }
7908
7909                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
7910                         continue;
7911
7912                 /* explored stack has more populated slots than current stack
7913                  * and these slots were used
7914                  */
7915                 if (i >= cur->allocated_stack)
7916                         return false;
7917
7918                 /* if old state was safe with misc data in the stack
7919                  * it will be safe with zero-initialized stack.
7920                  * The opposite is not true
7921                  */
7922                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
7923                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
7924                         continue;
7925                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
7926                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
7927                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
7928                          * this stack slot, but current has has STACK_MISC ->
7929                          * this verifier states are not equivalent,
7930                          * return false to continue verification of this path
7931                          */
7932                         return false;
7933                 if (i % BPF_REG_SIZE)
7934                         continue;
7935                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
7936                         continue;
7937                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
7938                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
7939                              idmap))
7940                         /* when explored and current stack slot are both storing
7941                          * spilled registers, check that stored pointers types
7942                          * are the same as well.
7943                          * Ex: explored safe path could have stored
7944                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
7945                          * but current path has stored:
7946                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
7947                          * such verifier states are not equivalent.
7948                          * return false to continue verification of this path
7949                          */
7950                         return false;
7951         }
7952         return true;
7953 }
7954
7955 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
7956 {
7957         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
7958                 return false;
7959         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
7960                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
7961 }
7962
7963 /* compare two verifier states
7964  *
7965  * all states stored in state_list are known to be valid, since
7966  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
7967  *
7968  * this function is called when verifier exploring different branches of
7969  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
7970  * more strict register state and more strict stack state then this execution
7971  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
7972  * concluded that more strict state leads to valid finish.
7973  *
7974  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
7975  * and explored stack state is more conservative than the current one.
7976  * Example:
7977  *       explored                   current
7978  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
7979  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
7980  *
7981  * In other words if current stack state (one being explored) has more
7982  * valid slots than old one that already passed validation, it means
7983  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
7984  *
7985  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
7986  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
7987  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
7988  */
7989 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
7990                               struct bpf_func_state *cur)
7991 {
7992         struct idpair *idmap;
7993         bool ret = false;
7994         int i;
7995
7996         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
7997         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
7998         if (!idmap)
7999                 return false;
8000
8001         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
8002                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
8003                         goto out_free;
8004         }
8005
8006         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
8007                 goto out_free;
8008
8009         if (!refsafe(old, cur))
8010                 goto out_free;
8011         ret = true;
8012 out_free:
8013         kfree(idmap);
8014         return ret;
8015 }
8016
8017 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
8018                          struct bpf_verifier_state *old,
8019                          struct bpf_verifier_state *cur)
8020 {
8021         int i;
8022
8023         if (old->curframe != cur->curframe)
8024                 return false;
8025
8026         /* Verification state from speculative execution simulation
8027          * must never prune a non-speculative execution one.
8028          */
8029         if (old->speculative && !cur->speculative)
8030                 return false;
8031
8032         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
8033                 return false;
8034
8035         /* for states to be equal callsites have to be the same
8036          * and all frame states need to be equivalent
8037          */
8038         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
8039                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
8040                         return false;
8041                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
8042                         return false;
8043         }
8044         return true;
8045 }
8046
8047 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
8048  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
8049  */
8050 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
8051                                   struct bpf_reg_state *reg,
8052                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
8053 {
8054         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
8055         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
8056         int err;
8057
8058         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
8059          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
8060          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
8061          */
8062         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
8063             /* Or if there is no read flag from REG. */
8064             !flag ||
8065             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
8066             parent_flag == flag)
8067                 return 0;
8068
8069         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
8070         if (err)
8071                 return err;
8072
8073         return flag;
8074 }
8075
8076 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
8077  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
8078  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
8079  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
8080  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
8081  * in mark_reg_read() is for.
8082  */
8083 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
8084                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
8085                               struct bpf_verifier_state *vparent)
8086 {
8087         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
8088         struct bpf_func_state *state, *parent;
8089         int i, frame, err = 0;
8090
8091         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
8092                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
8093                      vparent->curframe, vstate->curframe);
8094                 return -EFAULT;
8095         }
8096         /* Propagate read liveness of registers... */
8097         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
8098         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
8099                 parent = vparent->frame[frame];
8100                 state = vstate->frame[frame];
8101                 parent_reg = parent->regs;
8102                 state_reg = state->regs;
8103                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
8104                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
8105                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
8106                                                      &parent_reg[i]);
8107                         if (err < 0)
8108                                 return err;
8109                         if (err == REG_LIVE_READ64)
8110                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
8111                 }
8112
8113                 /* Propagate stack slots. */
8114                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
8115                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
8116                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
8117                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
8118                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
8119                                                      parent_reg);
8120                         if (err < 0)
8121                                 return err;
8122                 }
8123         }
8124         return 0;
8125 }
8126
8127 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
8128  * propagate them into the current state
8129  */
8130 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
8131                                const struct bpf_verifier_state *old)
8132 {
8133         struct bpf_reg_state *state_reg;
8134         struct bpf_func_state *state;
8135         int i, err = 0;
8136
8137         state = old->frame[old->curframe];
8138         state_reg = state->regs;
8139         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
8140                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
8141                     !state_reg->precise)
8142                         continue;
8143                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
8144                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
8145                 err = mark_chain_precision(env, i);
8146                 if (err < 0)
8147                         return err;
8148         }
8149
8150         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
8151                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
8152                         continue;
8153                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
8154                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
8155                     !state_reg->precise)
8156                         continue;
8157                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
8158                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
8159                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
8160                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
8161                 if (err < 0)
8162                         return err;
8163         }
8164         return 0;
8165 }
8166
8167 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
8168                                  struct bpf_verifier_state *cur)
8169 {
8170         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
8171         int i, fr = cur->curframe;
8172
8173         if (old->curframe != fr)
8174                 return false;
8175
8176         fold = old->frame[fr];
8177         fcur = cur->frame[fr];
8178         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
8179                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
8180                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
8181                         return false;
8182         return true;
8183 }
8184
8185
8186 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
8187 {
8188         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
8189         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
8190         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
8191         int i, j, err, states_cnt = 0;
8192         bool add_new_state = env->test_state_freq ? true : false;
8193
8194         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
8195         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
8196                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
8197                  * be doing state search here
8198                  */
8199                 return 0;
8200
8201         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
8202          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
8203          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
8204          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
8205          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
8206          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
8207          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
8208          */
8209         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
8210             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
8211                 add_new_state = true;
8212
8213         pprev = explored_state(env, insn_idx);
8214         sl = *pprev;
8215
8216         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
8217
8218         while (sl) {
8219                 states_cnt++;
8220                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
8221                         goto next;
8222                 if (sl->state.branches) {
8223                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
8224                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
8225                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
8226                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
8227                                 return -EINVAL;
8228                         }
8229                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
8230                          * too often, since different loop iterations have distinct
8231                          * states and may not help future pruning.
8232                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
8233                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
8234                          * The most abusive loop will be:
8235                          * r1 += 1
8236                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
8237                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
8238                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
8239                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
8240                          */
8241                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
8242                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
8243                                 add_new_state = false;
8244                         goto miss;
8245                 }
8246                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
8247                         sl->hit_cnt++;
8248                         /* reached equivalent register/stack state,
8249                          * prune the search.
8250                          * Registers read by the continuation are read by us.
8251                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
8252                          * will prevent corresponding reads in the continuation
8253                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
8254                          * own state will get the read marks recorded, but
8255                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
8256                          * this state and will pop a new one.
8257                          */
8258                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
8259
8260                         /* if previous state reached the exit with precision and
8261                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
8262                          * the precision needs to be propagated back in
8263                          * the current state.
8264                          */
8265                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
8266                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
8267                         if (err)
8268                                 return err;
8269                         return 1;
8270                 }
8271 miss:
8272                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
8273                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
8274                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
8275                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
8276                  * and some at the end) to help pruning.
8277                  */
8278                 if (add_new_state)
8279                         sl->miss_cnt++;
8280                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
8281                  * to keep checking from state equivalence point of view.
8282                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
8283                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
8284                  */
8285                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
8286                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
8287                          * speed up verification
8288                          */
8289                         *pprev = sl->next;
8290                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
8291                                 u32 br = sl->state.branches;
8292
8293                                 WARN_ONCE(br,
8294                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
8295                                           br);
8296                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
8297                                 kfree(sl);
8298                                 env->peak_states--;
8299                         } else {
8300                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
8301                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
8302                                  * be freed at the end of verification
8303                                  */
8304                                 sl->next = env->free_list;
8305                                 env->free_list = sl;
8306                         }
8307                         sl = *pprev;
8308                         continue;
8309                 }
8310 next:
8311                 pprev = &sl->next;
8312                 sl = *pprev;
8313         }
8314
8315         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
8316                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
8317
8318         if (!env->allow_ptr_leaks && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
8319                 return push_jmp_history(env, cur);
8320
8321         if (!add_new_state)
8322                 return push_jmp_history(env, cur);
8323
8324         /* There were no equivalent states, remember the current one.
8325          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
8326          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
8327          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
8328          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
8329          * again on the way to bpf_exit.
8330          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
8331          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
8332          */
8333         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
8334         if (!new_sl)
8335                 return -ENOMEM;
8336         env->total_states++;
8337         env->peak_states++;
8338         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
8339         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
8340
8341         /* add new state to the head of linked list */
8342         new = &new_sl->state;
8343         err = copy_verifier_state(new, cur);
8344         if (err) {
8345                 free_verifier_state(new, false);
8346                 kfree(new_sl);
8347                 return err;
8348         }
8349         new->insn_idx = insn_idx;
8350         WARN_ONCE(new->branches != 1,
8351                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
8352
8353         cur->parent = new;
8354         cur->first_insn_idx = insn_idx;
8355         clear_jmp_history(cur);
8356         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
8357         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
8358         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
8359          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
8360          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
8361          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
8362          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
8363          * from callee with its full parentage chain, anyway.
8364          */
8365         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
8366          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
8367          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
8368          * their parent and current state never has children yet.  Only
8369          * explored_states can get read marks.)
8370          */
8371         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
8372                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
8373                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
8374                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
8375                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
8376         }
8377
8378         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
8379         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
8380                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
8381                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
8382
8383                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
8384                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
8385                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
8386                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
8387                 }
8388         }
8389         return 0;
8390 }
8391
8392 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
8393 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
8394 {
8395         switch (type) {
8396         case PTR_TO_CTX:
8397         case PTR_TO_SOCKET:
8398         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
8399         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
8400         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
8401         case PTR_TO_TCP_SOCK:
8402         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
8403         case PTR_TO_XDP_SOCK:
8404         case PTR_TO_BTF_ID:
8405                 return false;
8406         default:
8407                 return true;
8408         }
8409 }
8410
8411 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
8412  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
8413  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
8414  *
8415  * R1 = sock_ptr
8416  * goto X;
8417  * ...
8418  * R1 = some_other_valid_ptr;
8419  * goto X;
8420  * ...
8421  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
8422  */
8423 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
8424 {
8425         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
8426                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
8427 }
8428
8429 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
8430 {
8431         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
8432         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
8433         struct bpf_reg_state *regs;
8434         int insn_cnt = env->prog->len;
8435         bool do_print_state = false;
8436         int prev_insn_idx = -1;
8437
8438         for (;;) {
8439                 struct bpf_insn *insn;
8440                 u8 class;
8441                 int err;
8442
8443                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
8444                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
8445                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
8446                                 env->insn_idx, insn_cnt);
8447                         return -EFAULT;
8448                 }
8449
8450                 insn = &insns[env->insn_idx];
8451                 class = BPF_CLASS(insn->code);
8452
8453                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
8454                         verbose(env,
8455                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
8456                                 env->insn_processed);
8457                         return -E2BIG;
8458                 }
8459
8460                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
8461                 if (err < 0)
8462                         return err;
8463                 if (err == 1) {
8464                         /* found equivalent state, can prune the search */
8465                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
8466                                 if (do_print_state)
8467                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
8468                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
8469                                                 env->cur_state->speculative ?
8470                                                 " (speculative execution)" : "");
8471                                 else
8472                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
8473                         }
8474                         goto process_bpf_exit;
8475                 }
8476
8477                 if (signal_pending(current))
8478                         return -EAGAIN;
8479
8480                 if (need_resched())
8481                         cond_resched();
8482
8483                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
8484                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
8485                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
8486                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
8487                         else
8488                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
8489                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
8490                                         env->cur_state->speculative ?
8491                                         " (speculative execution)" : "");
8492                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
8493                         do_print_state = false;
8494                 }
8495
8496                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
8497                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
8498                                 .cb_print       = verbose,
8499                                 .private_data   = env,
8500                         };
8501
8502                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
8503                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
8504                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
8505                 }
8506
8507                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
8508                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
8509                                                            env->prev_insn_idx);
8510                         if (err)
8511                                 return err;
8512                 }
8513
8514                 regs = cur_regs(env);
8515                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = env->pass_cnt;
8516                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
8517
8518                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
8519                         err = check_alu_op(env, insn);
8520                         if (err)
8521                                 return err;
8522
8523                 } else if (class == BPF_LDX) {
8524                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
8525
8526                         /* check for reserved fields is already done */
8527
8528                         /* check src operand */
8529                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
8530                         if (err)
8531                                 return err;
8532
8533                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
8534                         if (err)
8535                                 return err;
8536
8537                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
8538
8539                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
8540                          * the state of dst_reg will be updated by this func
8541                          */
8542                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
8543                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
8544                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
8545                         if (err)
8546                                 return err;
8547
8548                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
8549
8550                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
8551                                 /* saw a valid insn
8552                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
8553                                  * save type to validate intersecting paths
8554                                  */
8555                                 *prev_src_type = src_reg_type;
8556
8557                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
8558                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
8559                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
8560                                  * with different pointer types:
8561                                  * src_reg == ctx in one branch and
8562                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
8563                                  * Reject it.
8564                                  */
8565                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
8566                                 return -EINVAL;
8567                         }
8568
8569                 } else if (class == BPF_STX) {
8570                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
8571
8572                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_XADD) {
8573                                 err = check_xadd(env, env->insn_idx, insn);
8574                                 if (err)
8575                                         return err;
8576                                 env->insn_idx++;
8577                                 continue;
8578                         }
8579
8580                         /* check src1 operand */
8581                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
8582                         if (err)
8583                                 return err;
8584                         /* check src2 operand */
8585                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8586                         if (err)
8587                                 return err;
8588
8589                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
8590
8591                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
8592                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
8593                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
8594                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
8595                         if (err)
8596                                 return err;
8597
8598                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
8599
8600                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
8601                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
8602                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
8603                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
8604                                 return -EINVAL;
8605                         }
8606
8607                 } else if (class == BPF_ST) {
8608                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
8609                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
8610                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
8611                                 return -EINVAL;
8612                         }
8613                         /* check src operand */
8614                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8615                         if (err)
8616                                 return err;
8617
8618                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
8619                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
8620                                         insn->dst_reg,
8621                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
8622                                 return -EACCES;
8623                         }
8624
8625                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
8626                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
8627                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
8628                                                BPF_WRITE, -1, false);
8629                         if (err)
8630                                 return err;
8631
8632                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
8633                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
8634
8635                         env->jmps_processed++;
8636                         if (opcode == BPF_CALL) {
8637                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
8638                                     insn->off != 0 ||
8639                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
8640                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL) ||
8641                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
8642                                     class == BPF_JMP32) {
8643                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
8644                                         return -EINVAL;
8645                                 }
8646
8647                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
8648                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
8649                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
8650                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
8651                                         return -EINVAL;
8652                                 }
8653                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
8654                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
8655                                 else
8656                                         err = check_helper_call(env, insn->imm, env->insn_idx);
8657                                 if (err)
8658                                         return err;
8659
8660                         } else if (opcode == BPF_JA) {
8661                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
8662                                     insn->imm != 0 ||
8663                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
8664                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
8665                                     class == BPF_JMP32) {
8666                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
8667                                         return -EINVAL;
8668                                 }
8669
8670                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
8671                                 continue;
8672
8673                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
8674                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
8675                                     insn->imm != 0 ||
8676                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
8677                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
8678                                     class == BPF_JMP32) {
8679                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
8680                                         return -EINVAL;
8681                                 }
8682
8683                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
8684                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
8685                                         return -EINVAL;
8686                                 }
8687
8688                                 if (state->curframe) {
8689                                         /* exit from nested function */
8690                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
8691                                         if (err)
8692                                                 return err;
8693                                         do_print_state = true;
8694                                         continue;
8695                                 }
8696
8697                                 err = check_reference_leak(env);
8698                                 if (err)
8699                                         return err;
8700
8701                                 err = check_return_code(env);
8702                                 if (err)
8703                                         return err;
8704 process_bpf_exit:
8705                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
8706                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
8707                                                 &env->insn_idx);
8708                                 if (err < 0) {
8709                                         if (err != -ENOENT)
8710                                                 return err;
8711                                         break;
8712                                 } else {
8713                                         do_print_state = true;
8714                                         continue;
8715                                 }
8716                         } else {
8717                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
8718                                 if (err)
8719                                         return err;
8720                         }
8721                 } else if (class == BPF_LD) {
8722                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
8723
8724                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
8725                                 err = check_ld_abs(env, insn);
8726                                 if (err)
8727                                         return err;
8728
8729                         } else if (mode == BPF_IMM) {
8730                                 err = check_ld_imm(env, insn);
8731                                 if (err)
8732                                         return err;
8733
8734                                 env->insn_idx++;
8735                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = env->pass_cnt;
8736                         } else {
8737                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
8738                                 return -EINVAL;
8739                         }
8740                 } else {
8741                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
8742                         return -EINVAL;
8743                 }
8744
8745                 env->insn_idx++;
8746         }
8747
8748         return 0;
8749 }
8750
8751 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
8752 {
8753         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
8754                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
8755                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
8756                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
8757 }
8758
8759 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
8760 {
8761         switch (type) {
8762         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
8763         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
8764         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
8765         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
8766                 return true;
8767         default:
8768                 return false;
8769         }
8770 }
8771
8772 static bool is_preallocated_map(struct bpf_map *map)
8773 {
8774         if (!check_map_prealloc(map))
8775                 return false;
8776         if (map->inner_map_meta && !check_map_prealloc(map->inner_map_meta))
8777                 return false;
8778         return true;
8779 }
8780
8781 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
8782                                         struct bpf_map *map,
8783                                         struct bpf_prog *prog)
8784
8785 {
8786         /*
8787          * Validate that trace type programs use preallocated hash maps.
8788          *
8789          * For programs attached to PERF events this is mandatory as the
8790          * perf NMI can hit any arbitrary code sequence.
8791          *
8792          * All other trace types using preallocated hash maps are unsafe as
8793          * well because tracepoint or kprobes can be inside locked regions
8794          * of the memory allocator or at a place where a recursion into the
8795          * memory allocator would see inconsistent state.
8796          *
8797          * On RT enabled kernels run-time allocation of all trace type
8798          * programs is strictly prohibited due to lock type constraints. On
8799          * !RT kernels it is allowed for backwards compatibility reasons for
8800          * now, but warnings are emitted so developers are made aware of
8801          * the unsafety and can fix their programs before this is enforced.
8802          */
8803         if (is_tracing_prog_type(prog->type) && !is_preallocated_map(map)) {
8804                 if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
8805                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
8806                         return -EINVAL;
8807                 }
8808                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT)) {
8809                         verbose(env, "trace type programs can only use preallocated hash map\n");
8810                         return -EINVAL;
8811                 }
8812                 WARN_ONCE(1, "trace type BPF program uses run-time allocation\n");
8813                 verbose(env, "trace type programs with run-time allocated hash maps are unsafe. Switch to preallocated hash maps.\n");
8814         }
8815
8816         if ((is_tracing_prog_type(prog->type) ||
8817              prog->type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) &&
8818             map_value_has_spin_lock(map)) {
8819                 verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
8820                 return -EINVAL;
8821         }
8822
8823         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
8824             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
8825                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
8826                 return -EINVAL;
8827         }
8828
8829         if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_STRUCT_OPS) {
8830                 verbose(env, "bpf_struct_ops map cannot be used in prog\n");
8831                 return -EINVAL;
8832         }
8833
8834         return 0;
8835 }
8836
8837 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
8838 {
8839         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
8840                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
8841 }
8842
8843 /* look for pseudo eBPF instructions that access map FDs and
8844  * replace them with actual map pointers
8845  */
8846 static int replace_map_fd_with_map_ptr(struct bpf_verifier_env *env)
8847 {
8848         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
8849         int insn_cnt = env->prog->len;
8850         int i, j, err;
8851
8852         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
8853         if (err)
8854                 return err;
8855
8856         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
8857                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
8858                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
8859                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
8860                         return -EINVAL;
8861                 }
8862
8863                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
8864                     ((BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM &&
8865                       BPF_MODE(insn->code) != BPF_XADD) || insn->imm != 0)) {
8866                         verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
8867                         return -EINVAL;
8868                 }
8869
8870                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
8871                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
8872                         struct bpf_map *map;
8873                         struct fd f;
8874                         u64 addr;
8875
8876                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
8877                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
8878                             insn[1].off != 0) {
8879                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
8880                                 return -EINVAL;
8881                         }
8882
8883                         if (insn[0].src_reg == 0)
8884                                 /* valid generic load 64-bit imm */
8885                                 goto next_insn;
8886
8887                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
8888                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
8889                          */
8890                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
8891                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
8892                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
8893                              insn[1].imm != 0)) {
8894                                 verbose(env,
8895                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
8896                                 return -EINVAL;
8897                         }
8898
8899                         f = fdget(insn[0].imm);
8900                         map = __bpf_map_get(f);
8901                         if (IS_ERR(map)) {
8902                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
8903                                         insn[0].imm);
8904                                 return PTR_ERR(map);
8905                         }
8906
8907                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
8908                         if (err) {
8909                                 fdput(f);
8910                                 return err;
8911                         }
8912
8913                         aux = &env->insn_aux_data[i];
8914                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
8915                                 addr = (unsigned long)map;
8916                         } else {
8917                                 u32 off = insn[1].imm;
8918
8919                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
8920                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
8921                                         fdput(f);
8922                                         return -EINVAL;
8923                                 }
8924
8925                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
8926                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
8927                                         fdput(f);
8928                                         return -EINVAL;
8929                                 }
8930
8931                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
8932                                 if (err) {
8933                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
8934                                                 map->value_size, off);
8935                                         fdput(f);
8936                                         return err;
8937                                 }
8938
8939                                 aux->map_off = off;
8940                                 addr += off;
8941                         }
8942
8943                         insn[0].imm = (u32)addr;
8944                         insn[1].imm = addr >> 32;
8945
8946                         /* check whether we recorded this map already */
8947                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
8948                                 if (env->used_maps[j] == map) {
8949                                         aux->map_index = j;
8950                                         fdput(f);
8951                                         goto next_insn;
8952                                 }
8953                         }
8954
8955                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
8956                                 fdput(f);
8957                                 return -E2BIG;
8958                         }
8959
8960                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
8961                          * the map will be released by release_maps() or it
8962                          * will be used by the valid program until it's unloaded
8963                          * and all maps are released in free_used_maps()
8964                          */
8965                         bpf_map_inc(map);
8966
8967                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
8968                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
8969
8970                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
8971                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog->aux, map)) {
8972                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
8973                                 fdput(f);
8974                                 return -EBUSY;
8975                         }
8976
8977                         fdput(f);
8978 next_insn:
8979                         insn++;
8980                         i++;
8981                         continue;
8982                 }
8983
8984                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
8985                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
8986                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
8987                         return -EINVAL;
8988                 }
8989         }
8990
8991         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
8992          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
8993          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
8994          */
8995         return 0;
8996 }
8997
8998 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
8999 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
9000 {
9001         __bpf_free_used_maps(env->prog->aux, env->used_maps,
9002                              env->used_map_cnt);
9003 }
9004
9005 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
9006 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
9007 {
9008         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
9009         int insn_cnt = env->prog->len;
9010         int i;
9011
9012         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++)
9013                 if (insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
9014                         insn->src_reg = 0;
9015 }
9016
9017 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
9018  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
9019  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
9020  */
9021 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
9022                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
9023 {
9024         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
9025         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
9026         u32 prog_len;
9027         int i;
9028
9029         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
9030          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
9031          * original insn at old prog.
9032          */
9033         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
9034
9035         if (cnt == 1)
9036                 return 0;
9037         prog_len = new_prog->len;
9038         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
9039                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
9040         if (!new_data)
9041                 return -ENOMEM;
9042         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
9043         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
9044                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
9045         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
9046                 new_data[i].seen = env->pass_cnt;
9047                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
9048         }
9049         env->insn_aux_data = new_data;
9050         vfree(old_data);
9051         return 0;
9052 }
9053
9054 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
9055 {
9056         int i;
9057
9058         if (len == 1)
9059                 return;
9060         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
9061         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
9062                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
9063                         continue;
9064                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
9065         }
9066 }
9067
9068 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
9069                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
9070 {
9071         struct bpf_prog *new_prog;
9072
9073         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
9074         if (IS_ERR(new_prog)) {
9075                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
9076                         verbose(env,
9077                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
9078                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
9079                 return NULL;
9080         }
9081         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
9082                 return NULL;
9083         adjust_subprog_starts(env, off, len);
9084         return new_prog;
9085 }
9086
9087 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
9088                                               u32 off, u32 cnt)
9089 {
9090         int i, j;
9091
9092         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
9093         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
9094                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
9095                         break;
9096         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
9097         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
9098                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
9099                         break;
9100         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
9101          * the front of previous prog
9102          */
9103         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
9104                 j--;
9105
9106         if (j > i) {
9107                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
9108                 int move;
9109
9110                 /* move fake 'exit' subprog as well */
9111                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
9112
9113                 memmove(env->subprog_info + i,
9114                         env->subprog_info + j,
9115                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
9116                 env->subprog_cnt -= j - i;
9117
9118                 /* remove func_info */
9119                 if (aux->func_info) {
9120                         move = aux->func_info_cnt - j;
9121
9122                         memmove(aux->func_info + i,
9123                                 aux->func_info + j,
9124                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
9125                         aux->func_info_cnt -= j - i;
9126                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
9127                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
9128                          */
9129                 }
9130         } else {
9131                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
9132                 if (env->subprog_info[i].start == off)
9133                         i++;
9134         }
9135
9136         /* update fake 'exit' subprog as well */
9137         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
9138                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
9139
9140         return 0;
9141 }
9142
9143 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
9144                                       u32 cnt)
9145 {
9146         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9147         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
9148         struct bpf_line_info *linfo;
9149
9150         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
9151         if (!nr_linfo)
9152                 return 0;
9153
9154         linfo = prog->aux->linfo;
9155
9156         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
9157         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
9158                 if (linfo[i].insn_off >= off)
9159                         break;
9160
9161         l_off = i;
9162         l_cnt = 0;
9163         for (; i < nr_linfo; i++)
9164                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
9165                         l_cnt++;
9166                 else
9167                         break;
9168
9169         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
9170          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
9171          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
9172          */
9173         if (prog->len != off && l_cnt &&
9174             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
9175                 l_cnt--;
9176                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
9177         }
9178
9179         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
9180         if (l_cnt) {
9181                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
9182                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
9183
9184                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
9185                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
9186         }
9187
9188         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
9189         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
9190                 linfo[i].insn_off -= cnt;
9191
9192         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
9193         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
9194                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
9195                         /* program may have started in the removed region but
9196                          * may not be fully removed
9197                          */
9198                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
9199                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
9200                         else
9201                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
9202                 }
9203
9204         return 0;
9205 }
9206
9207 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
9208 {
9209         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
9210         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
9211         int err;
9212
9213         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
9214                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
9215
9216         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
9217         if (err)
9218                 return err;
9219
9220         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
9221         if (err)
9222                 return err;
9223
9224         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
9225         if (err)
9226                 return err;
9227
9228         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
9229                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
9230
9231         return 0;
9232 }
9233
9234 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
9235  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
9236  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
9237  * with 'ja -1'.
9238  *
9239  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
9240  * program and through another bug we would manage to jump there, then
9241  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
9242  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
9243  * code could be located.
9244  */
9245 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
9246 {
9247         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
9248         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
9249         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
9250         const int insn_cnt = env->prog->len;
9251         int i;
9252
9253         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
9254                 if (aux_data[i].seen)
9255                         continue;
9256                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
9257         }
9258 }
9259
9260 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
9261 {
9262         u8 op;
9263
9264         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
9265                 return true;
9266
9267         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
9268                 return false;
9269
9270         op = BPF_OP(code);
9271         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
9272 }
9273
9274 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
9275 {
9276         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
9277         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
9278         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
9279         const int insn_cnt = env->prog->len;
9280         int i;
9281
9282         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
9283                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
9284                         continue;
9285
9286                 if (!aux_data[i + 1].seen)
9287                         ja.off = insn->off;
9288                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
9289                         ja.off = 0;
9290                 else
9291                         continue;
9292
9293                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
9294                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
9295
9296                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
9297         }
9298 }
9299
9300 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
9301 {
9302         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
9303         int insn_cnt = env->prog->len;
9304         int i, err;
9305
9306         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
9307                 int j;
9308
9309                 j = 0;
9310                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
9311                         j++;
9312                 if (!j)
9313                         continue;
9314
9315                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
9316                 if (err)
9317                         return err;
9318                 insn_cnt = env->prog->len;
9319         }
9320
9321         return 0;
9322 }
9323
9324 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
9325 {
9326         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
9327         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
9328         int insn_cnt = env->prog->len;
9329         int i, err;
9330
9331         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
9332                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
9333                         continue;
9334
9335                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
9336                 if (err)
9337                         return err;
9338                 insn_cnt--;
9339                 i--;
9340         }
9341
9342         return 0;
9343 }
9344
9345 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
9346                                          const union bpf_attr *attr)
9347 {
9348         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
9349         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
9350         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
9351         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
9352         struct bpf_prog *new_prog;
9353         bool rnd_hi32;
9354
9355         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
9356         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
9357         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
9358         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
9359         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
9360         for (i = 0; i < len; i++) {
9361                 int adj_idx = i + delta;
9362                 struct bpf_insn insn;
9363
9364                 insn = insns[adj_idx];
9365                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
9366                         u8 code, class;
9367                         u32 imm_rnd;
9368
9369                         if (!rnd_hi32)
9370                                 continue;
9371
9372                         code = insn.code;
9373                         class = BPF_CLASS(code);
9374                         if (insn_no_def(&insn))
9375                                 continue;
9376
9377                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
9378                          *       BPF_STX which has been ruled out in above
9379                          *       check, it is safe to pass NULL here.
9380                          */
9381                         if (is_reg64(env, &insn, insn.dst_reg, NULL, DST_OP)) {
9382                                 if (class == BPF_LD &&
9383                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
9384                                         i++;
9385                                 continue;
9386                         }
9387
9388                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
9389                         if (class == BPF_LDX &&
9390                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
9391                                 continue;
9392
9393                         imm_rnd = get_random_int();
9394                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
9395                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
9396                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = insn.dst_reg;
9397                         patch = rnd_hi32_patch;
9398                         patch_len = 4;
9399                         goto apply_patch_buffer;
9400                 }
9401
9402                 if (!bpf_jit_needs_zext())
9403                         continue;
9404
9405                 zext_patch[0] = insn;
9406                 zext_patch[1].dst_reg = insn.dst_reg;
9407                 zext_patch[1].src_reg = insn.dst_reg;
9408                 patch = zext_patch;
9409                 patch_len = 2;
9410 apply_patch_buffer:
9411                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
9412                 if (!new_prog)
9413                         return -ENOMEM;
9414                 env->prog = new_prog;
9415                 insns = new_prog->insnsi;
9416                 aux = env->insn_aux_data;
9417                 delta += patch_len - 1;
9418         }
9419
9420         return 0;
9421 }
9422
9423 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
9424  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
9425  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
9426  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
9427  */
9428 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
9429 {
9430         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
9431         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
9432         const int insn_cnt = env->prog->len;
9433         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
9434         u32 target_size, size_default, off;
9435         struct bpf_prog *new_prog;
9436         enum bpf_access_type type;
9437         bool is_narrower_load;
9438
9439         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
9440                 if (!ops->gen_prologue) {
9441                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9442                         return -EINVAL;
9443                 }
9444                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
9445                                         env->prog);
9446                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9447                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9448                         return -EINVAL;
9449                 } else if (cnt) {
9450                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
9451                         if (!new_prog)
9452                                 return -ENOMEM;
9453
9454                         env->prog = new_prog;
9455                         delta += cnt - 1;
9456                 }
9457         }
9458
9459         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
9460                 return 0;
9461
9462         insn = env->prog->insnsi + delta;
9463
9464         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
9465                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
9466
9467                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
9468                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
9469                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
9470                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
9471                         type = BPF_READ;
9472                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
9473                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
9474                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
9475                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
9476                         type = BPF_WRITE;
9477                 else
9478                         continue;
9479
9480                 if (type == BPF_WRITE &&
9481                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
9482                         struct bpf_insn patch[] = {
9483                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
9484                                  * There are no memory dependencies for this store,
9485                                  * since it's only using frame pointer and immediate
9486                                  * constant of zero
9487                                  */
9488                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
9489                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
9490                                            0),
9491                                 /* the original STX instruction will immediately
9492                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
9493                                  */
9494                                 *insn,
9495                         };
9496
9497                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
9498                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
9499                         if (!new_prog)
9500                                 return -ENOMEM;
9501
9502                         delta    += cnt - 1;
9503                         env->prog = new_prog;
9504                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9505                         continue;
9506                 }
9507
9508                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
9509                 case PTR_TO_CTX:
9510                         if (!ops->convert_ctx_access)
9511                                 continue;
9512                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
9513                         break;
9514                 case PTR_TO_SOCKET:
9515                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
9516                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
9517                         break;
9518                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
9519                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
9520                         break;
9521                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
9522                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
9523                         break;
9524                 case PTR_TO_BTF_ID:
9525                         if (type == BPF_READ) {
9526                                 insn->code = BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM |
9527                                         BPF_SIZE((insn)->code);
9528                                 env->prog->aux->num_exentries++;
9529                         } else if (env->prog->type != BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS) {
9530                                 verbose(env, "Writes through BTF pointers are not allowed\n");
9531                                 return -EINVAL;
9532                         }
9533                         continue;
9534                 default:
9535                         continue;
9536                 }
9537
9538                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
9539                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
9540
9541                 /* If the read access is a narrower load of the field,
9542                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
9543                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
9544                  * we will apply proper mask to the result.
9545                  */
9546                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
9547                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
9548                 off = insn->off;
9549                 if (is_narrower_load) {
9550                         u8 size_code;
9551
9552                         if (type == BPF_WRITE) {
9553                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
9554                                 return -EINVAL;
9555                         }
9556
9557                         size_code = BPF_H;
9558                         if (ctx_field_size == 4)
9559                                 size_code = BPF_W;
9560                         else if (ctx_field_size == 8)
9561                                 size_code = BPF_DW;
9562
9563                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
9564                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
9565                 }
9566
9567                 target_size = 0;
9568                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
9569                                          &target_size);
9570                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
9571                     (ctx_field_size && !target_size)) {
9572                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9573                         return -EINVAL;
9574                 }
9575
9576                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
9577                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_access_offset(
9578                                 off, size, size_default) * 8;
9579                         if (ctx_field_size <= 4) {
9580                                 if (shift)
9581                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
9582                                                                         insn->dst_reg,
9583                                                                         shift);
9584                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
9585                                                                 (1 << size * 8) - 1);
9586                         } else {
9587                                 if (shift)
9588                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
9589                                                                         insn->dst_reg,
9590                                                                         shift);
9591                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
9592                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
9593                         }
9594                 }
9595
9596                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9597                 if (!new_prog)
9598                         return -ENOMEM;
9599
9600                 delta += cnt - 1;
9601
9602                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
9603                 env->prog = new_prog;
9604                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9605         }
9606
9607         return 0;
9608 }
9609
9610 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
9611 {
9612         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
9613         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
9614         struct bpf_insn *insn;
9615         void *old_bpf_func;
9616         int err;
9617
9618         if (env->subprog_cnt <= 1)
9619                 return 0;
9620
9621         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
9622                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9623                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9624                         continue;
9625                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
9626                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
9627                  * propagated in any case.
9628                  */
9629                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
9630                 if (subprog < 0) {
9631                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
9632                                   i + insn->imm + 1);
9633                         return -EFAULT;
9634                 }
9635                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
9636                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
9637                  */
9638                 insn->off = subprog;
9639                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
9640                  * to interpreter will be needed
9641                  */
9642                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
9643                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
9644                 insn->imm = 1;
9645         }
9646
9647         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
9648         if (err)
9649                 goto out_undo_insn;
9650
9651         err = -ENOMEM;
9652         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
9653         if (!func)
9654                 goto out_undo_insn;
9655
9656         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9657                 subprog_start = subprog_end;
9658                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
9659
9660                 len = subprog_end - subprog_start;
9661                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
9662                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
9663                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
9664                  * func[i]->aux->stats will never be accessed and stays NULL
9665                  */
9666                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
9667                 if (!func[i])
9668                         goto out_free;
9669                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
9670                        len * sizeof(struct bpf_insn));
9671                 func[i]->type = prog->type;
9672                 func[i]->len = len;
9673                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
9674                         goto out_free;
9675                 func[i]->is_func = 1;
9676                 func[i]->aux->func_idx = i;
9677                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
9678                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
9679                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
9680
9681                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
9682                  * Long term would need debug info to populate names
9683                  */
9684                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
9685                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
9686                 func[i]->jit_requested = 1;
9687                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
9688                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
9689                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
9690                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
9691                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
9692                 if (!func[i]->jited) {
9693                         err = -ENOTSUPP;
9694                         goto out_free;
9695                 }
9696                 cond_resched();
9697         }
9698         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
9699          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
9700          * run last pass of JIT
9701          */
9702         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9703                 insn = func[i]->insnsi;
9704                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
9705                         if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9706                             insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9707                                 continue;
9708                         subprog = insn->off;
9709                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
9710                                     __bpf_call_base;
9711                 }
9712
9713                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
9714                  * of the JITed images for each function in the program
9715                  *
9716                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
9717                  * might not be large enough to hold the offset of the start
9718                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
9719                  *
9720                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
9721                  * by using its subprog id, available from the off field of
9722                  * the call instruction, as an index for this list
9723                  */
9724                 func[i]->aux->func = func;
9725                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
9726         }
9727         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9728                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
9729                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
9730                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
9731                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
9732                         err = -ENOTSUPP;
9733                         goto out_free;
9734                 }
9735                 cond_resched();
9736         }
9737
9738         /* finally lock prog and jit images for all functions and
9739          * populate kallsysm
9740          */
9741         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
9742                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
9743                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
9744         }
9745
9746         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
9747          * prog consistent for later dump requests, so they can
9748          * later look the same as if they were interpreted only.
9749          */
9750         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
9751                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9752                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9753                         continue;
9754                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
9755                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
9756                 insn->imm = subprog;
9757         }
9758
9759         prog->jited = 1;
9760         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
9761         prog->aux->func = func;
9762         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
9763         bpf_prog_free_unused_jited_linfo(prog);
9764         return 0;
9765 out_free:
9766         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
9767                 if (func[i])
9768                         bpf_jit_free(func[i]);
9769         kfree(func);
9770 out_undo_insn:
9771         /* cleanup main prog to be interpreted */
9772         prog->jit_requested = 0;
9773         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
9774                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9775                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9776                         continue;
9777                 insn->off = 0;
9778                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
9779         }
9780         bpf_prog_free_jited_linfo(prog);
9781         return err;
9782 }
9783
9784 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
9785 {
9786 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
9787         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9788         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
9789         int i, depth;
9790 #endif
9791         int err = 0;
9792
9793         if (env->prog->jit_requested &&
9794             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
9795                 err = jit_subprogs(env);
9796                 if (err == 0)
9797                         return 0;
9798                 if (err == -EFAULT)
9799                         return err;
9800         }
9801 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
9802         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
9803                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL) ||
9804                     insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
9805                         continue;
9806                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
9807                 if (depth < 0)
9808                         return depth;
9809                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
9810         }
9811         err = 0;
9812 #endif
9813         return err;
9814 }
9815
9816 /* fixup insn->imm field of bpf_call instructions
9817  * and inline eligible helpers as explicit sequence of BPF instructions
9818  *
9819  * this function is called after eBPF program passed verification
9820  */
9821 static int fixup_bpf_calls(struct bpf_verifier_env *env)
9822 {
9823         struct bpf_prog *prog = env->prog;
9824         bool expect_blinding = bpf_jit_blinding_enabled(prog);
9825         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
9826         const struct bpf_func_proto *fn;
9827         const int insn_cnt = prog->len;
9828         const struct bpf_map_ops *ops;
9829         struct bpf_insn_aux_data *aux;
9830         struct bpf_insn insn_buf[16];
9831         struct bpf_prog *new_prog;
9832         struct bpf_map *map_ptr;
9833         int i, ret, cnt, delta = 0;
9834
9835         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
9836                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
9837                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
9838                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
9839                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
9840                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
9841                         struct bpf_insn mask_and_div[] = {
9842                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
9843                                 /* Rx div 0 -> 0 */
9844                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, insn->src_reg, 0, 2),
9845                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
9846                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
9847                                 *insn,
9848                         };
9849                         struct bpf_insn mask_and_mod[] = {
9850                                 BPF_MOV32_REG(insn->src_reg, insn->src_reg),
9851                                 /* Rx mod 0 -> Rx */
9852                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JEQ, insn->src_reg, 0, 1),
9853                                 *insn,
9854                         };
9855                         struct bpf_insn *patchlet;
9856
9857                         if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
9858                             insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
9859                                 patchlet = mask_and_div + (is64 ? 1 : 0);
9860                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_div) - (is64 ? 1 : 0);
9861                         } else {
9862                                 patchlet = mask_and_mod + (is64 ? 1 : 0);
9863                                 cnt = ARRAY_SIZE(mask_and_mod) - (is64 ? 1 : 0);
9864                         }
9865
9866                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
9867                         if (!new_prog)
9868                                 return -ENOMEM;
9869
9870                         delta    += cnt - 1;
9871                         env->prog = prog = new_prog;
9872                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9873                         continue;
9874                 }
9875
9876                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
9877                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
9878                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
9879                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
9880                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
9881                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9882                                 return -EINVAL;
9883                         }
9884
9885                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9886                         if (!new_prog)
9887                                 return -ENOMEM;
9888
9889                         delta    += cnt - 1;
9890                         env->prog = prog = new_prog;
9891                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9892                         continue;
9893                 }
9894
9895                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
9896                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
9897                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
9898                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
9899                         struct bpf_insn insn_buf[16];
9900                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
9901                         bool issrc, isneg;
9902                         u32 off_reg;
9903
9904                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9905                         if (!aux->alu_state ||
9906                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
9907                                 continue;
9908
9909                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
9910                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
9911                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
9912
9913                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
9914                         if (isneg)
9915                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
9916                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit - 1);
9917                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
9918                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
9919                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
9920                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
9921                         if (issrc) {
9922                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
9923                                                          off_reg);
9924                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
9925                         } else {
9926                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
9927                                                          BPF_REG_AX);
9928                         }
9929                         if (isneg)
9930                                 insn->code = insn->code == code_add ?
9931                                              code_sub : code_add;
9932                         *patch++ = *insn;
9933                         if (issrc && isneg)
9934                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
9935                         cnt = patch - insn_buf;
9936
9937                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
9938                         if (!new_prog)
9939                                 return -ENOMEM;
9940
9941                         delta    += cnt - 1;
9942                         env->prog = prog = new_prog;
9943                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
9944                         continue;
9945                 }
9946
9947                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
9948                         continue;
9949                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
9950                         continue;
9951
9952                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
9953                         prog->dst_needed = 1;
9954                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
9955                         bpf_user_rnd_init_once();
9956                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
9957                         prog->kprobe_override = 1;
9958                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
9959                         /* If we tail call into other programs, we
9960                          * cannot make any assumptions since they can
9961                          * be replaced dynamically during runtime in
9962                          * the program array.
9963                          */
9964                         prog->cb_access = 1;
9965                         env->prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
9966                         env->prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
9967
9968                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
9969                          * conditional branch in the interpeter for every normal
9970                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
9971                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
9972                          */
9973                         insn->imm = 0;
9974                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
9975
9976                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
9977                         if (env->allow_ptr_leaks && !expect_blinding &&
9978                             prog->jit_requested &&
9979                             !bpf_map_key_poisoned(aux) &&
9980                             !bpf_map_ptr_poisoned(aux) &&
9981                             !bpf_map_ptr_unpriv(aux)) {
9982                                 struct bpf_jit_poke_descriptor desc = {
9983                                         .reason = BPF_POKE_REASON_TAIL_CALL,
9984                                         .tail_call.map = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state),
9985                                         .tail_call.key = bpf_map_key_immediate(aux),
9986                                 };
9987
9988                                 ret = bpf_jit_add_poke_descriptor(prog, &desc);
9989                                 if (ret < 0) {
9990                                         verbose(env, "adding tail call poke descriptor failed\n");
9991                                         return ret;
9992                                 }
9993
9994                                 insn->imm = ret + 1;
9995                                 continue;
9996                         }
9997
9998                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
9999                                 continue;
10000
10001                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
10002                          * emit two extra insns:
10003                          * if (index >= max_entries) goto out;
10004                          * index &= array->index_mask;
10005                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
10006                          */
10007                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
10008                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
10009                                 return -EINVAL;
10010                         }
10011
10012                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
10013                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
10014                                                   map_ptr->max_entries, 2);
10015                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
10016                                                     container_of(map_ptr,
10017                                                                  struct bpf_array,
10018                                                                  map)->index_mask);
10019                         insn_buf[2] = *insn;
10020                         cnt = 3;
10021                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
10022                         if (!new_prog)
10023                                 return -ENOMEM;
10024
10025                         delta    += cnt - 1;
10026                         env->prog = prog = new_prog;
10027                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
10028                         continue;
10029                 }
10030
10031                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
10032                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
10033                  * only.
10034                  */
10035                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
10036                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
10037                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
10038                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
10039                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
10040                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
10041                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem)) {
10042                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
10043                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
10044                                 goto patch_call_imm;
10045
10046                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
10047                         ops = map_ptr->ops;
10048                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
10049                             ops->map_gen_lookup) {
10050                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
10051                                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
10052                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
10053                                         return -EINVAL;
10054                                 }
10055
10056                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
10057                                                                insn_buf, cnt);
10058                                 if (!new_prog)
10059                                         return -ENOMEM;
10060
10061                                 delta    += cnt - 1;
10062                                 env->prog = prog = new_prog;
10063                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
10064                                 continue;
10065                         }
10066
10067                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
10068                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
10069                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
10070                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
10071                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
10072                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
10073                                               u64 flags))NULL));
10074                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
10075                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
10076                                               u64 flags))NULL));
10077                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
10078                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
10079                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
10080                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
10081
10082                         switch (insn->imm) {
10083                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
10084                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
10085                                             __bpf_call_base;
10086                                 continue;
10087                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
10088                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
10089                                             __bpf_call_base;
10090                                 continue;
10091                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
10092                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
10093                                             __bpf_call_base;
10094                                 continue;
10095                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
10096                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
10097                                             __bpf_call_base;
10098                                 continue;
10099                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
10100                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
10101                                             __bpf_call_base;
10102                                 continue;
10103                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
10104                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
10105                                             __bpf_call_base;
10106                                 continue;
10107                         }
10108
10109                         goto patch_call_imm;
10110                 }
10111
10112                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
10113                     insn->imm == BPF_FUNC_jiffies64) {
10114                         struct bpf_insn ld_jiffies_addr[2] = {
10115                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_0,
10116                                              (unsigned long)&jiffies),
10117                         };
10118
10119                         insn_buf[0] = ld_jiffies_addr[0];
10120                         insn_buf[1] = ld_jiffies_addr[1];
10121                         insn_buf[2] = BPF_LDX_MEM(BPF_DW, BPF_REG_0,
10122                                                   BPF_REG_0, 0);
10123                         cnt = 3;
10124
10125                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
10126                                                        cnt);
10127                         if (!new_prog)
10128                                 return -ENOMEM;
10129
10130                         delta    += cnt - 1;
10131                         env->prog = prog = new_prog;
10132                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
10133                         continue;
10134                 }
10135
10136 patch_call_imm:
10137                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
10138                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
10139                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
10140                  */
10141                 if (!fn->func) {
10142                         verbose(env,
10143                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
10144                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
10145                         return -EFAULT;
10146                 }
10147                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
10148         }
10149
10150         /* Since poke tab is now finalized, publish aux to tracker. */
10151         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
10152                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
10153                 if (!map_ptr->ops->map_poke_track ||
10154                     !map_ptr->ops->map_poke_untrack ||
10155                     !map_ptr->ops->map_poke_run) {
10156                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
10157                         return -EINVAL;
10158                 }
10159
10160                 ret = map_ptr->ops->map_poke_track(map_ptr, prog->aux);
10161                 if (ret < 0) {
10162                         verbose(env, "tracking tail call prog failed\n");
10163                         return ret;
10164                 }
10165         }
10166
10167         return 0;
10168 }
10169
10170 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
10171 {
10172         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
10173         int i;
10174
10175         sl = env->free_list;
10176         while (sl) {
10177                 sln = sl->next;
10178                 free_verifier_state(&sl->state, false);
10179                 kfree(sl);
10180                 sl = sln;
10181         }
10182         env->free_list = NULL;
10183
10184         if (!env->explored_states)
10185                 return;
10186
10187         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
10188                 sl = env->explored_states[i];
10189
10190                 while (sl) {
10191                         sln = sl->next;
10192                         free_verifier_state(&sl->state, false);
10193                         kfree(sl);
10194                         sl = sln;
10195                 }
10196                 env->explored_states[i] = NULL;
10197         }
10198 }
10199
10200 /* The verifier is using insn_aux_data[] to store temporary data during
10201  * verification and to store information for passes that run after the
10202  * verification like dead code sanitization. do_check_common() for subprogram N
10203  * may analyze many other subprograms. sanitize_insn_aux_data() clears all
10204  * temporary data after do_check_common() finds that subprogram N cannot be
10205  * verified independently. pass_cnt counts the number of times
10206  * do_check_common() was run and insn->aux->seen tells the pass number
10207  * insn_aux_data was touched. These variables are compared to clear temporary
10208  * data from failed pass. For testing and experiments do_check_common() can be
10209  * run multiple times even when prior attempt to verify is unsuccessful.
10210  */
10211 static void sanitize_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env)
10212 {
10213         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
10214         struct bpf_insn_aux_data *aux;
10215         int i, class;
10216
10217         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
10218                 class = BPF_CLASS(insn[i].code);
10219                 if (class != BPF_LDX && class != BPF_STX)
10220                         continue;
10221                 aux = &env->insn_aux_data[i];
10222                 if (aux->seen != env->pass_cnt)
10223                         continue;
10224                 memset(aux, 0, offsetof(typeof(*aux), orig_idx));
10225         }
10226 }
10227
10228 static int do_check_common(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
10229 {
10230         struct bpf_verifier_state *state;
10231         struct bpf_reg_state *regs;
10232         int ret, i;
10233
10234         env->prev_linfo = NULL;
10235         env->pass_cnt++;
10236
10237         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
10238         if (!state)
10239                 return -ENOMEM;
10240         state->curframe = 0;
10241         state->speculative = false;
10242         state->branches = 1;
10243         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
10244         if (!state->frame[0]) {
10245                 kfree(state);
10246                 return -ENOMEM;
10247         }
10248         env->cur_state = state;
10249         init_func_state(env, state->frame[0],
10250                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
10251                         0 /* frameno */,
10252                         subprog);
10253
10254         regs = state->frame[state->curframe]->regs;
10255         if (subprog || env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
10256                 ret = btf_prepare_func_args(env, subprog, regs);
10257                 if (ret)
10258                         goto out;
10259                 for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++) {
10260                         if (regs[i].type == PTR_TO_CTX)
10261                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
10262                         else if (regs[i].type == SCALAR_VALUE)
10263                                 mark_reg_unknown(env, regs, i);
10264                 }
10265         } else {
10266                 /* 1st arg to a function */
10267                 regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
10268                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
10269                 ret = btf_check_func_arg_match(env, subprog, regs);
10270                 if (ret == -EFAULT)
10271                         /* unlikely verifier bug. abort.
10272                          * ret == 0 and ret < 0 are sadly acceptable for
10273                          * main() function due to backward compatibility.
10274                          * Like socket filter program may be written as:
10275                          * int bpf_prog(struct pt_regs *ctx)
10276                          * and never dereference that ctx in the program.
10277                          * 'struct pt_regs' is a type mismatch for socket
10278                          * filter that should be using 'struct __sk_buff'.
10279                          */
10280                         goto out;
10281         }
10282
10283         ret = do_check(env);
10284 out:
10285         /* check for NULL is necessary, since cur_state can be freed inside
10286          * do_check() under memory pressure.
10287          */
10288         if (env->cur_state) {
10289                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
10290                 env->cur_state = NULL;
10291         }
10292         while (!pop_stack(env, NULL, NULL));
10293         free_states(env);
10294         if (ret)
10295                 /* clean aux data in case subprog was rejected */
10296                 sanitize_insn_aux_data(env);
10297         return ret;
10298 }
10299
10300 /* Verify all global functions in a BPF program one by one based on their BTF.
10301  * All global functions must pass verification. Otherwise the whole program is rejected.
10302  * Consider:
10303  * int bar(int);
10304  * int foo(int f)
10305  * {
10306  *    return bar(f);
10307  * }
10308  * int bar(int b)
10309  * {
10310  *    ...
10311  * }
10312  * foo() will be verified first for R1=any_scalar_value. During verification it
10313  * will be assumed that bar() already verified successfully and call to bar()
10314  * from foo() will be checked for type match only. Later bar() will be verified
10315  * independently to check that it's safe for R1=any_scalar_value.
10316  */
10317 static int do_check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
10318 {
10319         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
10320         int i, ret;
10321
10322         if (!aux->func_info)
10323                 return 0;
10324
10325         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
10326                 if (aux->func_info_aux[i].linkage != BTF_FUNC_GLOBAL)
10327                         continue;
10328                 env->insn_idx = env->subprog_info[i].start;
10329                 WARN_ON_ONCE(env->insn_idx == 0);
10330                 ret = do_check_common(env, i);
10331                 if (ret) {
10332                         return ret;
10333                 } else if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10334                         verbose(env,
10335                                 "Func#%d is safe for any args that match its prototype\n",
10336                                 i);
10337                 }
10338         }
10339         return 0;
10340 }
10341
10342 static int do_check_main(struct bpf_verifier_env *env)
10343 {
10344         int ret;
10345
10346         env->insn_idx = 0;
10347         ret = do_check_common(env, 0);
10348         if (!ret)
10349                 env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
10350         return ret;
10351 }
10352
10353
10354 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
10355 {
10356         int i;
10357
10358         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
10359                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
10360                         div_u64(env->verification_time, 1000));
10361                 verbose(env, "stack depth ");
10362                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
10363                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
10364
10365                         verbose(env, "%d", depth);
10366                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
10367                                 verbose(env, "+");
10368                 }
10369                 verbose(env, "\n");
10370         }
10371         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
10372                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
10373                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
10374                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
10375                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
10376 }
10377
10378 static int check_struct_ops_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
10379 {
10380         const struct btf_type *t, *func_proto;
10381         const struct bpf_struct_ops *st_ops;
10382         const struct btf_member *member;
10383         struct bpf_prog *prog = env->prog;
10384         u32 btf_id, member_idx;
10385         const char *mname;
10386
10387         btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
10388         st_ops = bpf_struct_ops_find(btf_id);
10389         if (!st_ops) {
10390                 verbose(env, "attach_btf_id %u is not a supported struct\n",
10391                         btf_id);
10392                 return -ENOTSUPP;
10393         }
10394
10395         t = st_ops->type;
10396         member_idx = prog->expected_attach_type;
10397         if (member_idx >= btf_type_vlen(t)) {
10398                 verbose(env, "attach to invalid member idx %u of struct %s\n",
10399                         member_idx, st_ops->name);
10400                 return -EINVAL;
10401         }
10402
10403         member = &btf_type_member(t)[member_idx];
10404         mname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, member->name_off);
10405         func_proto = btf_type_resolve_func_ptr(btf_vmlinux, member->type,
10406                                                NULL);
10407         if (!func_proto) {
10408                 verbose(env, "attach to invalid member %s(@idx %u) of struct %s\n",
10409                         mname, member_idx, st_ops->name);
10410                 return -EINVAL;
10411         }
10412
10413         if (st_ops->check_member) {
10414                 int err = st_ops->check_member(t, member);
10415
10416                 if (err) {
10417                         verbose(env, "attach to unsupported member %s of struct %s\n",
10418                                 mname, st_ops->name);
10419                         return err;
10420                 }
10421         }
10422
10423         prog->aux->attach_func_proto = func_proto;
10424         prog->aux->attach_func_name = mname;
10425         env->ops = st_ops->verifier_ops;
10426
10427         return 0;
10428 }
10429 #define SECURITY_PREFIX "security_"
10430
10431 static int check_attach_modify_return(struct bpf_prog *prog, unsigned long addr)
10432 {
10433         if (within_error_injection_list(addr) ||
10434             !strncmp(SECURITY_PREFIX, prog->aux->attach_func_name,
10435                      sizeof(SECURITY_PREFIX) - 1))
10436                 return 0;
10437
10438         return -EINVAL;
10439 }
10440
10441 static int check_attach_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
10442 {
10443         struct bpf_prog *prog = env->prog;
10444         bool prog_extension = prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT;
10445         struct bpf_prog *tgt_prog = prog->aux->linked_prog;
10446         u32 btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
10447         const char prefix[] = "btf_trace_";
10448         int ret = 0, subprog = -1, i;
10449         struct bpf_trampoline *tr;
10450         const struct btf_type *t;
10451         bool conservative = true;
10452         const char *tname;
10453         struct btf *btf;
10454         long addr;
10455         u64 key;
10456
10457         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS)
10458                 return check_struct_ops_btf_id(env);
10459
10460         if (prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
10461             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM &&
10462             !prog_extension)
10463                 return 0;
10464
10465         if (!btf_id) {
10466                 verbose(env, "Tracing programs must provide btf_id\n");
10467                 return -EINVAL;
10468         }
10469         btf = bpf_prog_get_target_btf(prog);
10470         if (!btf) {
10471                 verbose(env,
10472                         "FENTRY/FEXIT program can only be attached to another program annotated with BTF\n");
10473                 return -EINVAL;
10474         }
10475         t = btf_type_by_id(btf, btf_id);
10476         if (!t) {
10477                 verbose(env, "attach_btf_id %u is invalid\n", btf_id);
10478                 return -EINVAL;
10479         }
10480         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
10481         if (!tname) {
10482                 verbose(env, "attach_btf_id %u doesn't have a name\n", btf_id);
10483                 return -EINVAL;
10484         }
10485         if (tgt_prog) {
10486                 struct bpf_prog_aux *aux = tgt_prog->aux;
10487
10488                 for (i = 0; i < aux->func_info_cnt; i++)
10489                         if (aux->func_info[i].type_id == btf_id) {
10490                                 subprog = i;
10491                                 break;
10492                         }
10493                 if (subprog == -1) {
10494                         verbose(env, "Subprog %s doesn't exist\n", tname);
10495                         return -EINVAL;
10496                 }
10497                 conservative = aux->func_info_aux[subprog].unreliable;
10498                 if (prog_extension) {
10499                         if (conservative) {
10500                                 verbose(env,
10501                                         "Cannot replace static functions\n");
10502                                 return -EINVAL;
10503                         }
10504                         if (!prog->jit_requested) {
10505                                 verbose(env,
10506                                         "Extension programs should be JITed\n");
10507                                 return -EINVAL;
10508                         }
10509                         env->ops = bpf_verifier_ops[tgt_prog->type];
10510                         prog->expected_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
10511                 }
10512                 if (!tgt_prog->jited) {
10513                         verbose(env, "Can attach to only JITed progs\n");
10514                         return -EINVAL;
10515                 }
10516                 if (tgt_prog->type == prog->type) {
10517                         /* Cannot fentry/fexit another fentry/fexit program.
10518                          * Cannot attach program extension to another extension.
10519                          * It's ok to attach fentry/fexit to extension program.
10520                          */
10521                         verbose(env, "Cannot recursively attach\n");
10522                         return -EINVAL;
10523                 }
10524                 if (tgt_prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
10525                     prog_extension &&
10526                     (tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FENTRY ||
10527                      tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FEXIT)) {
10528                         /* Program extensions can extend all program types
10529                          * except fentry/fexit. The reason is the following.
10530                          * The fentry/fexit programs are used for performance
10531                          * analysis, stats and can be attached to any program
10532                          * type except themselves. When extension program is
10533                          * replacing XDP function it is necessary to allow
10534                          * performance analysis of all functions. Both original
10535                          * XDP program and its program extension. Hence
10536                          * attaching fentry/fexit to BPF_PROG_TYPE_EXT is
10537                          * allowed. If extending of fentry/fexit was allowed it
10538                          * would be possible to create long call chain
10539                          * fentry->extension->fentry->extension beyond
10540                          * reasonable stack size. Hence extending fentry is not
10541                          * allowed.
10542                          */
10543                         verbose(env, "Cannot extend fentry/fexit\n");
10544                         return -EINVAL;
10545                 }
10546                 key = ((u64)aux->id) << 32 | btf_id;
10547         } else {
10548                 if (prog_extension) {
10549                         verbose(env, "Cannot replace kernel functions\n");
10550                         return -EINVAL;
10551                 }
10552                 key = btf_id;
10553         }
10554
10555         switch (prog->expected_attach_type) {
10556         case BPF_TRACE_RAW_TP:
10557                 if (tgt_prog) {
10558                         verbose(env,
10559                                 "Only FENTRY/FEXIT progs are attachable to another BPF prog\n");
10560                         return -EINVAL;
10561                 }
10562                 if (!btf_type_is_typedef(t)) {
10563                         verbose(env, "attach_btf_id %u is not a typedef\n",
10564                                 btf_id);
10565                         return -EINVAL;
10566                 }
10567                 if (strncmp(prefix, tname, sizeof(prefix) - 1)) {
10568                         verbose(env, "attach_btf_id %u points to wrong type name %s\n",
10569                                 btf_id, tname);
10570                         return -EINVAL;
10571                 }
10572                 tname += sizeof(prefix) - 1;
10573                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
10574                 if (!btf_type_is_ptr(t))
10575                         /* should never happen in valid vmlinux build */
10576                         return -EINVAL;
10577                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
10578                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
10579                         /* should never happen in valid vmlinux build */
10580                         return -EINVAL;
10581
10582                 /* remember two read only pointers that are valid for
10583                  * the life time of the kernel
10584                  */
10585                 prog->aux->attach_func_name = tname;
10586                 prog->aux->attach_func_proto = t;
10587                 prog->aux->attach_btf_trace = true;
10588                 return 0;
10589         default:
10590                 if (!prog_extension)
10591                         return -EINVAL;
10592                 /* fallthrough */
10593         case BPF_MODIFY_RETURN:
10594         case BPF_LSM_MAC:
10595         case BPF_TRACE_FENTRY:
10596         case BPF_TRACE_FEXIT:
10597                 prog->aux->attach_func_name = tname;
10598                 if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_LSM) {
10599                         ret = bpf_lsm_verify_prog(&env->log, prog);
10600                         if (ret < 0)
10601                                 return ret;
10602                 }
10603
10604                 if (!btf_type_is_func(t)) {
10605                         verbose(env, "attach_btf_id %u is not a function\n",
10606                                 btf_id);
10607                         return -EINVAL;
10608                 }
10609                 if (prog_extension &&
10610                     btf_check_type_match(env, prog, btf, t))
10611                         return -EINVAL;
10612                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
10613                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
10614                         return -EINVAL;
10615                 tr = bpf_trampoline_lookup(key);
10616                 if (!tr)
10617                         return -ENOMEM;
10618                 /* t is either vmlinux type or another program's type */
10619                 prog->aux->attach_func_proto = t;
10620                 mutex_lock(&tr->mutex);
10621                 if (tr->func.addr) {
10622                         prog->aux->trampoline = tr;
10623                         goto out;
10624                 }
10625                 if (tgt_prog && conservative) {
10626                         prog->aux->attach_func_proto = NULL;
10627                         t = NULL;
10628                 }
10629                 ret = btf_distill_func_proto(&env->log, btf, t,
10630                                              tname, &tr->func.model);
10631                 if (ret < 0)
10632                         goto out;
10633                 if (tgt_prog) {
10634                         if (subprog == 0)
10635                                 addr = (long) tgt_prog->bpf_func;
10636                         else
10637                                 addr = (long) tgt_prog->aux->func[subprog]->bpf_func;
10638                 } else {
10639                         addr = kallsyms_lookup_name(tname);
10640                         if (!addr) {
10641                                 verbose(env,
10642                                         "The address of function %s cannot be found\n",
10643                                         tname);
10644                                 ret = -ENOENT;
10645                                 goto out;
10646                         }
10647                 }
10648
10649                 if (prog->expected_attach_type == BPF_MODIFY_RETURN) {
10650                         ret = check_attach_modify_return(prog, addr);
10651                         if (ret)
10652                                 verbose(env, "%s() is not modifiable\n",
10653                                         prog->aux->attach_func_name);
10654                 }
10655
10656                 if (ret)
10657                         goto out;
10658                 tr->func.addr = (void *)addr;
10659                 prog->aux->trampoline = tr;
10660 out:
10661                 mutex_unlock(&tr->mutex);
10662                 if (ret)
10663                         bpf_trampoline_put(tr);
10664                 return ret;
10665         }
10666 }
10667
10668 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
10669               union bpf_attr __user *uattr)
10670 {
10671         u64 start_time = ktime_get_ns();
10672         struct bpf_verifier_env *env;
10673         struct bpf_verifier_log *log;
10674         int i, len, ret = -EINVAL;
10675         bool is_priv;
10676
10677         /* no program is valid */
10678         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
10679                 return -EINVAL;
10680
10681         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
10682          * allocate/free it every time bpf_check() is called
10683          */
10684         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
10685         if (!env)
10686                 return -ENOMEM;
10687         log = &env->log;
10688
10689         len = (*prog)->len;
10690         env->insn_aux_data =
10691                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
10692         ret = -ENOMEM;
10693         if (!env->insn_aux_data)
10694                 goto err_free_env;
10695         for (i = 0; i < len; i++)
10696                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
10697         env->prog = *prog;
10698         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
10699         is_priv = capable(CAP_SYS_ADMIN);
10700
10701         if (!btf_vmlinux && IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_INFO_BTF)) {
10702                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
10703                 if (!btf_vmlinux)
10704                         btf_vmlinux = btf_parse_vmlinux();
10705                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
10706         }
10707
10708         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
10709         if (!is_priv)
10710                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
10711
10712         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
10713                 /* user requested verbose verifier output
10714                  * and supplied buffer to store the verification trace
10715                  */
10716                 log->level = attr->log_level;
10717                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
10718                 log->len_total = attr->log_size;
10719
10720                 ret = -EINVAL;
10721                 /* log attributes have to be sane */
10722                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
10723                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
10724                         goto err_unlock;
10725         }
10726
10727         if (IS_ERR(btf_vmlinux)) {
10728                 /* Either gcc or pahole or kernel are broken. */
10729                 verbose(env, "in-kernel BTF is malformed\n");
10730                 ret = PTR_ERR(btf_vmlinux);
10731                 goto skip_full_check;
10732         }
10733
10734         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
10735         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
10736                 env->strict_alignment = true;
10737         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
10738                 env->strict_alignment = false;
10739
10740         env->allow_ptr_leaks = is_priv;
10741
10742         if (is_priv)
10743                 env->test_state_freq = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_STATE_FREQ;
10744
10745         ret = replace_map_fd_with_map_ptr(env);
10746         if (ret < 0)
10747                 goto skip_full_check;
10748
10749         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
10750                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
10751                 if (ret)
10752                         goto skip_full_check;
10753         }
10754
10755         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
10756                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
10757                                        GFP_USER);
10758         ret = -ENOMEM;
10759         if (!env->explored_states)
10760                 goto skip_full_check;
10761
10762         ret = check_subprogs(env);
10763         if (ret < 0)
10764                 goto skip_full_check;
10765
10766         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
10767         if (ret < 0)
10768                 goto skip_full_check;
10769
10770         ret = check_attach_btf_id(env);
10771         if (ret)
10772                 goto skip_full_check;
10773
10774         ret = check_cfg(env);
10775         if (ret < 0)
10776                 goto skip_full_check;
10777
10778         ret = do_check_subprogs(env);
10779         ret = ret ?: do_check_main(env);
10780
10781         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
10782                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
10783
10784 skip_full_check:
10785         kvfree(env->explored_states);
10786
10787         if (ret == 0)
10788                 ret = check_max_stack_depth(env);
10789
10790         /* instruction rewrites happen after this point */
10791         if (is_priv) {
10792                 if (ret == 0)
10793                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
10794                 if (ret == 0)
10795                         ret = opt_remove_dead_code(env);
10796                 if (ret == 0)
10797                         ret = opt_remove_nops(env);
10798         } else {
10799                 if (ret == 0)
10800                         sanitize_dead_code(env);
10801         }
10802
10803         if (ret == 0)
10804                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
10805                 ret = convert_ctx_accesses(env);
10806
10807         if (ret == 0)
10808                 ret = fixup_bpf_calls(env);
10809
10810         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
10811          * insns could be handled correctly.
10812          */
10813         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
10814                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
10815                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
10816                                                                      : false;
10817         }
10818
10819         if (ret == 0)
10820                 ret = fixup_call_args(env);
10821
10822         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
10823         print_verification_stats(env);
10824
10825         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
10826                 ret = -ENOSPC;
10827         if (log->level && !log->ubuf) {
10828                 ret = -EFAULT;
10829                 goto err_release_maps;
10830         }
10831
10832         if (ret == 0 && env->used_map_cnt) {
10833                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
10834                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
10835                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
10836                                                           GFP_KERNEL);
10837
10838                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
10839                         ret = -ENOMEM;
10840                         goto err_release_maps;
10841                 }
10842
10843                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
10844                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
10845                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
10846
10847                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
10848                  * bpf_ld_imm64 instructions
10849                  */
10850                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
10851         }
10852
10853         if (ret == 0)
10854                 adjust_btf_func(env);
10855
10856 err_release_maps:
10857         if (!env->prog->aux->used_maps)
10858                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
10859                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
10860                  */
10861                 release_maps(env);
10862
10863         /* extension progs temporarily inherit the attach_type of their targets
10864            for verification purposes, so set it back to zero before returning
10865          */
10866         if (env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT)
10867                 env->prog->expected_attach_type = 0;
10868
10869         *prog = env->prog;
10870 err_unlock:
10871         if (!is_priv)
10872                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
10873         vfree(env->insn_aux_data);
10874 err_free_env:
10875         kfree(env);
10876         return ret;
10877 }