Merge tag 'powerpc-5.14-3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/powerpc...
[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 #include <linux/btf_ids.h>
25
26 #include "disasm.h"
27
28 static const struct bpf_verifier_ops * const bpf_verifier_ops[] = {
29 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _name, prog_ctx_type, kern_ctx_type) \
30         [_id] = & _name ## _verifier_ops,
31 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops)
32 #define BPF_LINK_TYPE(_id, _name)
33 #include <linux/bpf_types.h>
34 #undef BPF_PROG_TYPE
35 #undef BPF_MAP_TYPE
36 #undef BPF_LINK_TYPE
37 };
38
39 /* bpf_check() is a static code analyzer that walks eBPF program
40  * instruction by instruction and updates register/stack state.
41  * All paths of conditional branches are analyzed until 'bpf_exit' insn.
42  *
43  * The first pass is depth-first-search to check that the program is a DAG.
44  * It rejects the following programs:
45  * - larger than BPF_MAXINSNS insns
46  * - if loop is present (detected via back-edge)
47  * - unreachable insns exist (shouldn't be a forest. program = one function)
48  * - out of bounds or malformed jumps
49  * The second pass is all possible path descent from the 1st insn.
50  * Since it's analyzing all paths through the program, the length of the
51  * analysis is limited to 64k insn, which may be hit even if total number of
52  * insn is less then 4K, but there are too many branches that change stack/regs.
53  * Number of 'branches to be analyzed' is limited to 1k
54  *
55  * On entry to each instruction, each register has a type, and the instruction
56  * changes the types of the registers depending on instruction semantics.
57  * If instruction is BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_5), then type of R5 is
58  * copied to R1.
59  *
60  * All registers are 64-bit.
61  * R0 - return register
62  * R1-R5 argument passing registers
63  * R6-R9 callee saved registers
64  * R10 - frame pointer read-only
65  *
66  * At the start of BPF program the register R1 contains a pointer to bpf_context
67  * and has type PTR_TO_CTX.
68  *
69  * Verifier tracks arithmetic operations on pointers in case:
70  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_1, BPF_REG_10),
71  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_1, -20),
72  * 1st insn copies R10 (which has FRAME_PTR) type into R1
73  * and 2nd arithmetic instruction is pattern matched to recognize
74  * that it wants to construct a pointer to some element within stack.
75  * So after 2nd insn, the register R1 has type PTR_TO_STACK
76  * (and -20 constant is saved for further stack bounds checking).
77  * Meaning that this reg is a pointer to stack plus known immediate constant.
78  *
79  * Most of the time the registers have SCALAR_VALUE type, which
80  * means the register has some value, but it's not a valid pointer.
81  * (like pointer plus pointer becomes SCALAR_VALUE type)
82  *
83  * When verifier sees load or store instructions the type of base register
84  * can be: PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_CTX, PTR_TO_STACK, PTR_TO_SOCKET. These are
85  * four pointer types recognized by check_mem_access() function.
86  *
87  * PTR_TO_MAP_VALUE means that this register is pointing to 'map element value'
88  * and the range of [ptr, ptr + map's value_size) is accessible.
89  *
90  * registers used to pass values to function calls are checked against
91  * function argument constraints.
92  *
93  * ARG_PTR_TO_MAP_KEY is one of such argument constraints.
94  * It means that the register type passed to this function must be
95  * PTR_TO_STACK and it will be used inside the function as
96  * 'pointer to map element key'
97  *
98  * For example the argument constraints for bpf_map_lookup_elem():
99  *   .ret_type = RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,
100  *   .arg1_type = ARG_CONST_MAP_PTR,
101  *   .arg2_type = ARG_PTR_TO_MAP_KEY,
102  *
103  * ret_type says that this function returns 'pointer to map elem value or null'
104  * function expects 1st argument to be a const pointer to 'struct bpf_map' and
105  * 2nd argument should be a pointer to stack, which will be used inside
106  * the helper function as a pointer to map element key.
107  *
108  * On the kernel side the helper function looks like:
109  * u64 bpf_map_lookup_elem(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5)
110  * {
111  *    struct bpf_map *map = (struct bpf_map *) (unsigned long) r1;
112  *    void *key = (void *) (unsigned long) r2;
113  *    void *value;
114  *
115  *    here kernel can access 'key' and 'map' pointers safely, knowing that
116  *    [key, key + map->key_size) bytes are valid and were initialized on
117  *    the stack of eBPF program.
118  * }
119  *
120  * Corresponding eBPF program may look like:
121  *    BPF_MOV64_REG(BPF_REG_2, BPF_REG_10),  // after this insn R2 type is FRAME_PTR
122  *    BPF_ALU64_IMM(BPF_ADD, BPF_REG_2, -4), // after this insn R2 type is PTR_TO_STACK
123  *    BPF_LD_MAP_FD(BPF_REG_1, map_fd),      // after this insn R1 type is CONST_PTR_TO_MAP
124  *    BPF_RAW_INSN(BPF_JMP | BPF_CALL, 0, 0, 0, BPF_FUNC_map_lookup_elem),
125  * here verifier looks at prototype of map_lookup_elem() and sees:
126  * .arg1_type == ARG_CONST_MAP_PTR and R1->type == CONST_PTR_TO_MAP, which is ok,
127  * Now verifier knows that this map has key of R1->map_ptr->key_size bytes
128  *
129  * Then .arg2_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY and R2->type == PTR_TO_STACK, ok so far,
130  * Now verifier checks that [R2, R2 + map's key_size) are within stack limits
131  * and were initialized prior to this call.
132  * If it's ok, then verifier allows this BPF_CALL insn and looks at
133  * .ret_type which is RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL, so it sets
134  * R0->type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL which means bpf_map_lookup_elem() function
135  * returns either pointer to map value or NULL.
136  *
137  * When type PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL passes through 'if (reg != 0) goto +off'
138  * insn, the register holding that pointer in the true branch changes state to
139  * PTR_TO_MAP_VALUE and the same register changes state to CONST_IMM in the false
140  * branch. See check_cond_jmp_op().
141  *
142  * After the call R0 is set to return type of the function and registers R1-R5
143  * are set to NOT_INIT to indicate that they are no longer readable.
144  *
145  * The following reference types represent a potential reference to a kernel
146  * resource which, after first being allocated, must be checked and freed by
147  * the BPF program:
148  * - PTR_TO_SOCKET_OR_NULL, PTR_TO_SOCKET
149  *
150  * When the verifier sees a helper call return a reference type, it allocates a
151  * pointer id for the reference and stores it in the current function state.
152  * Similar to the way that PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL is converted into
153  * PTR_TO_MAP_VALUE, PTR_TO_SOCKET_OR_NULL becomes PTR_TO_SOCKET when the type
154  * passes through a NULL-check conditional. For the branch wherein the state is
155  * changed to CONST_IMM, the verifier releases the reference.
156  *
157  * For each helper function that allocates a reference, such as
158  * bpf_sk_lookup_tcp(), there is a corresponding release function, such as
159  * bpf_sk_release(). When a reference type passes into the release function,
160  * the verifier also releases the reference. If any unchecked or unreleased
161  * reference remains at the end of the program, the verifier rejects it.
162  */
163
164 /* verifier_state + insn_idx are pushed to stack when branch is encountered */
165 struct bpf_verifier_stack_elem {
166         /* verifer state is 'st'
167          * before processing instruction 'insn_idx'
168          * and after processing instruction 'prev_insn_idx'
169          */
170         struct bpf_verifier_state st;
171         int insn_idx;
172         int prev_insn_idx;
173         struct bpf_verifier_stack_elem *next;
174         /* length of verifier log at the time this state was pushed on stack */
175         u32 log_pos;
176 };
177
178 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ    8192
179 #define BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES     64
180
181 #define BPF_MAP_KEY_POISON      (1ULL << 63)
182 #define BPF_MAP_KEY_SEEN        (1ULL << 62)
183
184 #define BPF_MAP_PTR_UNPRIV      1UL
185 #define BPF_MAP_PTR_POISON      ((void *)((0xeB9FUL << 1) +     \
186                                           POISON_POINTER_DELTA))
187 #define BPF_MAP_PTR(X)          ((struct bpf_map *)((X) & ~BPF_MAP_PTR_UNPRIV))
188
189 static bool bpf_map_ptr_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
190 {
191         return BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) == BPF_MAP_PTR_POISON;
192 }
193
194 static bool bpf_map_ptr_unpriv(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
195 {
196         return aux->map_ptr_state & BPF_MAP_PTR_UNPRIV;
197 }
198
199 static void bpf_map_ptr_store(struct bpf_insn_aux_data *aux,
200                               const struct bpf_map *map, bool unpriv)
201 {
202         BUILD_BUG_ON((unsigned long)BPF_MAP_PTR_POISON & BPF_MAP_PTR_UNPRIV);
203         unpriv |= bpf_map_ptr_unpriv(aux);
204         aux->map_ptr_state = (unsigned long)map |
205                              (unpriv ? BPF_MAP_PTR_UNPRIV : 0UL);
206 }
207
208 static bool bpf_map_key_poisoned(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
209 {
210         return aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_POISON;
211 }
212
213 static bool bpf_map_key_unseen(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
214 {
215         return !(aux->map_key_state & BPF_MAP_KEY_SEEN);
216 }
217
218 static u64 bpf_map_key_immediate(const struct bpf_insn_aux_data *aux)
219 {
220         return aux->map_key_state & ~(BPF_MAP_KEY_SEEN | BPF_MAP_KEY_POISON);
221 }
222
223 static void bpf_map_key_store(struct bpf_insn_aux_data *aux, u64 state)
224 {
225         bool poisoned = bpf_map_key_poisoned(aux);
226
227         aux->map_key_state = state | BPF_MAP_KEY_SEEN |
228                              (poisoned ? BPF_MAP_KEY_POISON : 0ULL);
229 }
230
231 static bool bpf_pseudo_call(const struct bpf_insn *insn)
232 {
233         return insn->code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
234                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL;
235 }
236
237 static bool bpf_pseudo_kfunc_call(const struct bpf_insn *insn)
238 {
239         return insn->code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
240                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL;
241 }
242
243 static bool bpf_pseudo_func(const struct bpf_insn *insn)
244 {
245         return insn->code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW) &&
246                insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC;
247 }
248
249 struct bpf_call_arg_meta {
250         struct bpf_map *map_ptr;
251         bool raw_mode;
252         bool pkt_access;
253         int regno;
254         int access_size;
255         int mem_size;
256         u64 msize_max_value;
257         int ref_obj_id;
258         int func_id;
259         struct btf *btf;
260         u32 btf_id;
261         struct btf *ret_btf;
262         u32 ret_btf_id;
263         u32 subprogno;
264 };
265
266 struct btf *btf_vmlinux;
267
268 static DEFINE_MUTEX(bpf_verifier_lock);
269
270 static const struct bpf_line_info *
271 find_linfo(const struct bpf_verifier_env *env, u32 insn_off)
272 {
273         const struct bpf_line_info *linfo;
274         const struct bpf_prog *prog;
275         u32 i, nr_linfo;
276
277         prog = env->prog;
278         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
279
280         if (!nr_linfo || insn_off >= prog->len)
281                 return NULL;
282
283         linfo = prog->aux->linfo;
284         for (i = 1; i < nr_linfo; i++)
285                 if (insn_off < linfo[i].insn_off)
286                         break;
287
288         return &linfo[i - 1];
289 }
290
291 void bpf_verifier_vlog(struct bpf_verifier_log *log, const char *fmt,
292                        va_list args)
293 {
294         unsigned int n;
295
296         n = vscnprintf(log->kbuf, BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE, fmt, args);
297
298         WARN_ONCE(n >= BPF_VERIFIER_TMP_LOG_SIZE - 1,
299                   "verifier log line truncated - local buffer too short\n");
300
301         n = min(log->len_total - log->len_used - 1, n);
302         log->kbuf[n] = '\0';
303
304         if (log->level == BPF_LOG_KERNEL) {
305                 pr_err("BPF:%s\n", log->kbuf);
306                 return;
307         }
308         if (!copy_to_user(log->ubuf + log->len_used, log->kbuf, n + 1))
309                 log->len_used += n;
310         else
311                 log->ubuf = NULL;
312 }
313
314 static void bpf_vlog_reset(struct bpf_verifier_log *log, u32 new_pos)
315 {
316         char zero = 0;
317
318         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
319                 return;
320
321         log->len_used = new_pos;
322         if (put_user(zero, log->ubuf + new_pos))
323                 log->ubuf = NULL;
324 }
325
326 /* log_level controls verbosity level of eBPF verifier.
327  * bpf_verifier_log_write() is used to dump the verification trace to the log,
328  * so the user can figure out what's wrong with the program
329  */
330 __printf(2, 3) void bpf_verifier_log_write(struct bpf_verifier_env *env,
331                                            const char *fmt, ...)
332 {
333         va_list args;
334
335         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
336                 return;
337
338         va_start(args, fmt);
339         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
340         va_end(args);
341 }
342 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_verifier_log_write);
343
344 __printf(2, 3) static void verbose(void *private_data, const char *fmt, ...)
345 {
346         struct bpf_verifier_env *env = private_data;
347         va_list args;
348
349         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
350                 return;
351
352         va_start(args, fmt);
353         bpf_verifier_vlog(&env->log, fmt, args);
354         va_end(args);
355 }
356
357 __printf(2, 3) void bpf_log(struct bpf_verifier_log *log,
358                             const char *fmt, ...)
359 {
360         va_list args;
361
362         if (!bpf_verifier_log_needed(log))
363                 return;
364
365         va_start(args, fmt);
366         bpf_verifier_vlog(log, fmt, args);
367         va_end(args);
368 }
369
370 static const char *ltrim(const char *s)
371 {
372         while (isspace(*s))
373                 s++;
374
375         return s;
376 }
377
378 __printf(3, 4) static void verbose_linfo(struct bpf_verifier_env *env,
379                                          u32 insn_off,
380                                          const char *prefix_fmt, ...)
381 {
382         const struct bpf_line_info *linfo;
383
384         if (!bpf_verifier_log_needed(&env->log))
385                 return;
386
387         linfo = find_linfo(env, insn_off);
388         if (!linfo || linfo == env->prev_linfo)
389                 return;
390
391         if (prefix_fmt) {
392                 va_list args;
393
394                 va_start(args, prefix_fmt);
395                 bpf_verifier_vlog(&env->log, prefix_fmt, args);
396                 va_end(args);
397         }
398
399         verbose(env, "%s\n",
400                 ltrim(btf_name_by_offset(env->prog->aux->btf,
401                                          linfo->line_off)));
402
403         env->prev_linfo = linfo;
404 }
405
406 static void verbose_invalid_scalar(struct bpf_verifier_env *env,
407                                    struct bpf_reg_state *reg,
408                                    struct tnum *range, const char *ctx,
409                                    const char *reg_name)
410 {
411         char tn_buf[48];
412
413         verbose(env, "At %s the register %s ", ctx, reg_name);
414         if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
415                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
416                 verbose(env, "has value %s", tn_buf);
417         } else {
418                 verbose(env, "has unknown scalar value");
419         }
420         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), *range);
421         verbose(env, " should have been in %s\n", tn_buf);
422 }
423
424 static bool type_is_pkt_pointer(enum bpf_reg_type type)
425 {
426         return type == PTR_TO_PACKET ||
427                type == PTR_TO_PACKET_META;
428 }
429
430 static bool type_is_sk_pointer(enum bpf_reg_type type)
431 {
432         return type == PTR_TO_SOCKET ||
433                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON ||
434                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
435                 type == PTR_TO_XDP_SOCK;
436 }
437
438 static bool reg_type_not_null(enum bpf_reg_type type)
439 {
440         return type == PTR_TO_SOCKET ||
441                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
442                 type == PTR_TO_MAP_VALUE ||
443                 type == PTR_TO_MAP_KEY ||
444                 type == PTR_TO_SOCK_COMMON;
445 }
446
447 static bool reg_type_may_be_null(enum bpf_reg_type type)
448 {
449         return type == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
450                type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
451                type == PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL ||
452                type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL ||
453                type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
454                type == PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
455                type == PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL ||
456                type == PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL;
457 }
458
459 static bool reg_may_point_to_spin_lock(const struct bpf_reg_state *reg)
460 {
461         return reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE &&
462                 map_value_has_spin_lock(reg->map_ptr);
463 }
464
465 static bool reg_type_may_be_refcounted_or_null(enum bpf_reg_type type)
466 {
467         return type == PTR_TO_SOCKET ||
468                 type == PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
469                 type == PTR_TO_TCP_SOCK ||
470                 type == PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL ||
471                 type == PTR_TO_MEM ||
472                 type == PTR_TO_MEM_OR_NULL;
473 }
474
475 static bool arg_type_may_be_refcounted(enum bpf_arg_type type)
476 {
477         return type == ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON;
478 }
479
480 static bool arg_type_may_be_null(enum bpf_arg_type type)
481 {
482         return type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
483                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
484                type == ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL ||
485                type == ARG_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL ||
486                type == ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL ||
487                type == ARG_PTR_TO_STACK_OR_NULL;
488 }
489
490 /* Determine whether the function releases some resources allocated by another
491  * function call. The first reference type argument will be assumed to be
492  * released by release_reference().
493  */
494 static bool is_release_function(enum bpf_func_id func_id)
495 {
496         return func_id == BPF_FUNC_sk_release ||
497                func_id == BPF_FUNC_ringbuf_submit ||
498                func_id == BPF_FUNC_ringbuf_discard;
499 }
500
501 static bool may_be_acquire_function(enum bpf_func_id func_id)
502 {
503         return func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
504                 func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
505                 func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp ||
506                 func_id == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
507                 func_id == BPF_FUNC_ringbuf_reserve;
508 }
509
510 static bool is_acquire_function(enum bpf_func_id func_id,
511                                 const struct bpf_map *map)
512 {
513         enum bpf_map_type map_type = map ? map->map_type : BPF_MAP_TYPE_UNSPEC;
514
515         if (func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_tcp ||
516             func_id == BPF_FUNC_sk_lookup_udp ||
517             func_id == BPF_FUNC_skc_lookup_tcp ||
518             func_id == BPF_FUNC_ringbuf_reserve)
519                 return true;
520
521         if (func_id == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
522             (map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP ||
523              map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH))
524                 return true;
525
526         return false;
527 }
528
529 static bool is_ptr_cast_function(enum bpf_func_id func_id)
530 {
531         return func_id == BPF_FUNC_tcp_sock ||
532                 func_id == BPF_FUNC_sk_fullsock ||
533                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_sock ||
534                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp6_sock ||
535                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_udp6_sock ||
536                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_timewait_sock ||
537                 func_id == BPF_FUNC_skc_to_tcp_request_sock;
538 }
539
540 static bool is_cmpxchg_insn(const struct bpf_insn *insn)
541 {
542         return BPF_CLASS(insn->code) == BPF_STX &&
543                BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC &&
544                insn->imm == BPF_CMPXCHG;
545 }
546
547 /* string representation of 'enum bpf_reg_type' */
548 static const char * const reg_type_str[] = {
549         [NOT_INIT]              = "?",
550         [SCALAR_VALUE]          = "inv",
551         [PTR_TO_CTX]            = "ctx",
552         [CONST_PTR_TO_MAP]      = "map_ptr",
553         [PTR_TO_MAP_VALUE]      = "map_value",
554         [PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL] = "map_value_or_null",
555         [PTR_TO_STACK]          = "fp",
556         [PTR_TO_PACKET]         = "pkt",
557         [PTR_TO_PACKET_META]    = "pkt_meta",
558         [PTR_TO_PACKET_END]     = "pkt_end",
559         [PTR_TO_FLOW_KEYS]      = "flow_keys",
560         [PTR_TO_SOCKET]         = "sock",
561         [PTR_TO_SOCKET_OR_NULL] = "sock_or_null",
562         [PTR_TO_SOCK_COMMON]    = "sock_common",
563         [PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL] = "sock_common_or_null",
564         [PTR_TO_TCP_SOCK]       = "tcp_sock",
565         [PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL] = "tcp_sock_or_null",
566         [PTR_TO_TP_BUFFER]      = "tp_buffer",
567         [PTR_TO_XDP_SOCK]       = "xdp_sock",
568         [PTR_TO_BTF_ID]         = "ptr_",
569         [PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL] = "ptr_or_null_",
570         [PTR_TO_PERCPU_BTF_ID]  = "percpu_ptr_",
571         [PTR_TO_MEM]            = "mem",
572         [PTR_TO_MEM_OR_NULL]    = "mem_or_null",
573         [PTR_TO_RDONLY_BUF]     = "rdonly_buf",
574         [PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL] = "rdonly_buf_or_null",
575         [PTR_TO_RDWR_BUF]       = "rdwr_buf",
576         [PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL] = "rdwr_buf_or_null",
577         [PTR_TO_FUNC]           = "func",
578         [PTR_TO_MAP_KEY]        = "map_key",
579 };
580
581 static char slot_type_char[] = {
582         [STACK_INVALID] = '?',
583         [STACK_SPILL]   = 'r',
584         [STACK_MISC]    = 'm',
585         [STACK_ZERO]    = '0',
586 };
587
588 static void print_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
589                            enum bpf_reg_liveness live)
590 {
591         if (live & (REG_LIVE_READ | REG_LIVE_WRITTEN | REG_LIVE_DONE))
592             verbose(env, "_");
593         if (live & REG_LIVE_READ)
594                 verbose(env, "r");
595         if (live & REG_LIVE_WRITTEN)
596                 verbose(env, "w");
597         if (live & REG_LIVE_DONE)
598                 verbose(env, "D");
599 }
600
601 static struct bpf_func_state *func(struct bpf_verifier_env *env,
602                                    const struct bpf_reg_state *reg)
603 {
604         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
605
606         return cur->frame[reg->frameno];
607 }
608
609 static const char *kernel_type_name(const struct btf* btf, u32 id)
610 {
611         return btf_name_by_offset(btf, btf_type_by_id(btf, id)->name_off);
612 }
613
614 static void print_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
615                                  const struct bpf_func_state *state)
616 {
617         const struct bpf_reg_state *reg;
618         enum bpf_reg_type t;
619         int i;
620
621         if (state->frameno)
622                 verbose(env, " frame%d:", state->frameno);
623         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
624                 reg = &state->regs[i];
625                 t = reg->type;
626                 if (t == NOT_INIT)
627                         continue;
628                 verbose(env, " R%d", i);
629                 print_liveness(env, reg->live);
630                 verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
631                 if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
632                         verbose(env, "P");
633                 if ((t == SCALAR_VALUE || t == PTR_TO_STACK) &&
634                     tnum_is_const(reg->var_off)) {
635                         /* reg->off should be 0 for SCALAR_VALUE */
636                         verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
637                 } else {
638                         if (t == PTR_TO_BTF_ID ||
639                             t == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
640                             t == PTR_TO_PERCPU_BTF_ID)
641                                 verbose(env, "%s", kernel_type_name(reg->btf, reg->btf_id));
642                         verbose(env, "(id=%d", reg->id);
643                         if (reg_type_may_be_refcounted_or_null(t))
644                                 verbose(env, ",ref_obj_id=%d", reg->ref_obj_id);
645                         if (t != SCALAR_VALUE)
646                                 verbose(env, ",off=%d", reg->off);
647                         if (type_is_pkt_pointer(t))
648                                 verbose(env, ",r=%d", reg->range);
649                         else if (t == CONST_PTR_TO_MAP ||
650                                  t == PTR_TO_MAP_KEY ||
651                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE ||
652                                  t == PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
653                                 verbose(env, ",ks=%d,vs=%d",
654                                         reg->map_ptr->key_size,
655                                         reg->map_ptr->value_size);
656                         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
657                                 /* Typically an immediate SCALAR_VALUE, but
658                                  * could be a pointer whose offset is too big
659                                  * for reg->off
660                                  */
661                                 verbose(env, ",imm=%llx", reg->var_off.value);
662                         } else {
663                                 if (reg->smin_value != reg->umin_value &&
664                                     reg->smin_value != S64_MIN)
665                                         verbose(env, ",smin_value=%lld",
666                                                 (long long)reg->smin_value);
667                                 if (reg->smax_value != reg->umax_value &&
668                                     reg->smax_value != S64_MAX)
669                                         verbose(env, ",smax_value=%lld",
670                                                 (long long)reg->smax_value);
671                                 if (reg->umin_value != 0)
672                                         verbose(env, ",umin_value=%llu",
673                                                 (unsigned long long)reg->umin_value);
674                                 if (reg->umax_value != U64_MAX)
675                                         verbose(env, ",umax_value=%llu",
676                                                 (unsigned long long)reg->umax_value);
677                                 if (!tnum_is_unknown(reg->var_off)) {
678                                         char tn_buf[48];
679
680                                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
681                                         verbose(env, ",var_off=%s", tn_buf);
682                                 }
683                                 if (reg->s32_min_value != reg->smin_value &&
684                                     reg->s32_min_value != S32_MIN)
685                                         verbose(env, ",s32_min_value=%d",
686                                                 (int)(reg->s32_min_value));
687                                 if (reg->s32_max_value != reg->smax_value &&
688                                     reg->s32_max_value != S32_MAX)
689                                         verbose(env, ",s32_max_value=%d",
690                                                 (int)(reg->s32_max_value));
691                                 if (reg->u32_min_value != reg->umin_value &&
692                                     reg->u32_min_value != U32_MIN)
693                                         verbose(env, ",u32_min_value=%d",
694                                                 (int)(reg->u32_min_value));
695                                 if (reg->u32_max_value != reg->umax_value &&
696                                     reg->u32_max_value != U32_MAX)
697                                         verbose(env, ",u32_max_value=%d",
698                                                 (int)(reg->u32_max_value));
699                         }
700                         verbose(env, ")");
701                 }
702         }
703         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
704                 char types_buf[BPF_REG_SIZE + 1];
705                 bool valid = false;
706                 int j;
707
708                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++) {
709                         if (state->stack[i].slot_type[j] != STACK_INVALID)
710                                 valid = true;
711                         types_buf[j] = slot_type_char[
712                                         state->stack[i].slot_type[j]];
713                 }
714                 types_buf[BPF_REG_SIZE] = 0;
715                 if (!valid)
716                         continue;
717                 verbose(env, " fp%d", (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
718                 print_liveness(env, state->stack[i].spilled_ptr.live);
719                 if (state->stack[i].slot_type[0] == STACK_SPILL) {
720                         reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
721                         t = reg->type;
722                         verbose(env, "=%s", reg_type_str[t]);
723                         if (t == SCALAR_VALUE && reg->precise)
724                                 verbose(env, "P");
725                         if (t == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off))
726                                 verbose(env, "%lld", reg->var_off.value + reg->off);
727                 } else {
728                         verbose(env, "=%s", types_buf);
729                 }
730         }
731         if (state->acquired_refs && state->refs[0].id) {
732                 verbose(env, " refs=%d", state->refs[0].id);
733                 for (i = 1; i < state->acquired_refs; i++)
734                         if (state->refs[i].id)
735                                 verbose(env, ",%d", state->refs[i].id);
736         }
737         verbose(env, "\n");
738 }
739
740 /* copy array src of length n * size bytes to dst. dst is reallocated if it's too
741  * small to hold src. This is different from krealloc since we don't want to preserve
742  * the contents of dst.
743  *
744  * Leaves dst untouched if src is NULL or length is zero. Returns NULL if memory could
745  * not be allocated.
746  */
747 static void *copy_array(void *dst, const void *src, size_t n, size_t size, gfp_t flags)
748 {
749         size_t bytes;
750
751         if (ZERO_OR_NULL_PTR(src))
752                 goto out;
753
754         if (unlikely(check_mul_overflow(n, size, &bytes)))
755                 return NULL;
756
757         if (ksize(dst) < bytes) {
758                 kfree(dst);
759                 dst = kmalloc_track_caller(bytes, flags);
760                 if (!dst)
761                         return NULL;
762         }
763
764         memcpy(dst, src, bytes);
765 out:
766         return dst ? dst : ZERO_SIZE_PTR;
767 }
768
769 /* resize an array from old_n items to new_n items. the array is reallocated if it's too
770  * small to hold new_n items. new items are zeroed out if the array grows.
771  *
772  * Contrary to krealloc_array, does not free arr if new_n is zero.
773  */
774 static void *realloc_array(void *arr, size_t old_n, size_t new_n, size_t size)
775 {
776         if (!new_n || old_n == new_n)
777                 goto out;
778
779         arr = krealloc_array(arr, new_n, size, GFP_KERNEL);
780         if (!arr)
781                 return NULL;
782
783         if (new_n > old_n)
784                 memset(arr + old_n * size, 0, (new_n - old_n) * size);
785
786 out:
787         return arr ? arr : ZERO_SIZE_PTR;
788 }
789
790 static int copy_reference_state(struct bpf_func_state *dst, const struct bpf_func_state *src)
791 {
792         dst->refs = copy_array(dst->refs, src->refs, src->acquired_refs,
793                                sizeof(struct bpf_reference_state), GFP_KERNEL);
794         if (!dst->refs)
795                 return -ENOMEM;
796
797         dst->acquired_refs = src->acquired_refs;
798         return 0;
799 }
800
801 static int copy_stack_state(struct bpf_func_state *dst, const struct bpf_func_state *src)
802 {
803         size_t n = src->allocated_stack / BPF_REG_SIZE;
804
805         dst->stack = copy_array(dst->stack, src->stack, n, sizeof(struct bpf_stack_state),
806                                 GFP_KERNEL);
807         if (!dst->stack)
808                 return -ENOMEM;
809
810         dst->allocated_stack = src->allocated_stack;
811         return 0;
812 }
813
814 static int resize_reference_state(struct bpf_func_state *state, size_t n)
815 {
816         state->refs = realloc_array(state->refs, state->acquired_refs, n,
817                                     sizeof(struct bpf_reference_state));
818         if (!state->refs)
819                 return -ENOMEM;
820
821         state->acquired_refs = n;
822         return 0;
823 }
824
825 static int grow_stack_state(struct bpf_func_state *state, int size)
826 {
827         size_t old_n = state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE, n = size / BPF_REG_SIZE;
828
829         if (old_n >= n)
830                 return 0;
831
832         state->stack = realloc_array(state->stack, old_n, n, sizeof(struct bpf_stack_state));
833         if (!state->stack)
834                 return -ENOMEM;
835
836         state->allocated_stack = size;
837         return 0;
838 }
839
840 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
841  * this new pointer reference.
842  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
843  * On failure, returns a negative errno.
844  */
845 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
846 {
847         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
848         int new_ofs = state->acquired_refs;
849         int id, err;
850
851         err = resize_reference_state(state, state->acquired_refs + 1);
852         if (err)
853                 return err;
854         id = ++env->id_gen;
855         state->refs[new_ofs].id = id;
856         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
857
858         return id;
859 }
860
861 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
862 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
863 {
864         int i, last_idx;
865
866         last_idx = state->acquired_refs - 1;
867         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
868                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
869                         if (last_idx && i != last_idx)
870                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
871                                        sizeof(*state->refs));
872                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
873                         state->acquired_refs--;
874                         return 0;
875                 }
876         }
877         return -EINVAL;
878 }
879
880 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
881 {
882         if (!state)
883                 return;
884         kfree(state->refs);
885         kfree(state->stack);
886         kfree(state);
887 }
888
889 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
890 {
891         kfree(state->jmp_history);
892         state->jmp_history = NULL;
893         state->jmp_history_cnt = 0;
894 }
895
896 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
897                                 bool free_self)
898 {
899         int i;
900
901         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
902                 free_func_state(state->frame[i]);
903                 state->frame[i] = NULL;
904         }
905         clear_jmp_history(state);
906         if (free_self)
907                 kfree(state);
908 }
909
910 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
911  * when necessary to accommodate larger src stack
912  */
913 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
914                            const struct bpf_func_state *src)
915 {
916         int err;
917
918         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
919         err = copy_reference_state(dst, src);
920         if (err)
921                 return err;
922         return copy_stack_state(dst, src);
923 }
924
925 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
926                                const struct bpf_verifier_state *src)
927 {
928         struct bpf_func_state *dst;
929         int i, err;
930
931         dst_state->jmp_history = copy_array(dst_state->jmp_history, src->jmp_history,
932                                             src->jmp_history_cnt, sizeof(struct bpf_idx_pair),
933                                             GFP_USER);
934         if (!dst_state->jmp_history)
935                 return -ENOMEM;
936         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
937
938         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
939         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
940                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
941                 dst_state->frame[i] = NULL;
942         }
943         dst_state->speculative = src->speculative;
944         dst_state->curframe = src->curframe;
945         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
946         dst_state->branches = src->branches;
947         dst_state->parent = src->parent;
948         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
949         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
950         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
951                 dst = dst_state->frame[i];
952                 if (!dst) {
953                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
954                         if (!dst)
955                                 return -ENOMEM;
956                         dst_state->frame[i] = dst;
957                 }
958                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
959                 if (err)
960                         return err;
961         }
962         return 0;
963 }
964
965 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
966 {
967         while (st) {
968                 u32 br = --st->branches;
969
970                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
971                  * but see comment in push_stack(), hence:
972                  */
973                 WARN_ONCE((int)br < 0,
974                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
975                           br);
976                 if (br)
977                         break;
978                 st = st->parent;
979         }
980 }
981
982 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
983                      int *insn_idx, bool pop_log)
984 {
985         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
986         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
987         int err;
988
989         if (env->head == NULL)
990                 return -ENOENT;
991
992         if (cur) {
993                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
994                 if (err)
995                         return err;
996         }
997         if (pop_log)
998                 bpf_vlog_reset(&env->log, head->log_pos);
999         if (insn_idx)
1000                 *insn_idx = head->insn_idx;
1001         if (prev_insn_idx)
1002                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
1003         elem = head->next;
1004         free_verifier_state(&head->st, false);
1005         kfree(head);
1006         env->head = elem;
1007         env->stack_size--;
1008         return 0;
1009 }
1010
1011 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
1012                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
1013                                              bool speculative)
1014 {
1015         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
1016         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
1017         int err;
1018
1019         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
1020         if (!elem)
1021                 goto err;
1022
1023         elem->insn_idx = insn_idx;
1024         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
1025         elem->next = env->head;
1026         elem->log_pos = env->log.len_used;
1027         env->head = elem;
1028         env->stack_size++;
1029         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
1030         if (err)
1031                 goto err;
1032         elem->st.speculative |= speculative;
1033         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
1034                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
1035                         env->stack_size);
1036                 goto err;
1037         }
1038         if (elem->st.parent) {
1039                 ++elem->st.parent->branches;
1040                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
1041                  * but
1042                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
1043                  * instructions
1044                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
1045                  * a new state for a sequence of branches and all such current
1046                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
1047                  * which might have large 'branches' count.
1048                  */
1049         }
1050         return &elem->st;
1051 err:
1052         free_verifier_state(env->cur_state, true);
1053         env->cur_state = NULL;
1054         /* pop all elements and return */
1055         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
1056         return NULL;
1057 }
1058
1059 #define CALLER_SAVED_REGS 6
1060 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
1061         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
1062 };
1063
1064 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1065                                 struct bpf_reg_state *reg);
1066
1067 /* This helper doesn't clear reg->id */
1068 static void ___mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1069 {
1070         reg->var_off = tnum_const(imm);
1071         reg->smin_value = (s64)imm;
1072         reg->smax_value = (s64)imm;
1073         reg->umin_value = imm;
1074         reg->umax_value = imm;
1075
1076         reg->s32_min_value = (s32)imm;
1077         reg->s32_max_value = (s32)imm;
1078         reg->u32_min_value = (u32)imm;
1079         reg->u32_max_value = (u32)imm;
1080 }
1081
1082 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
1083  * known to have the value @imm.
1084  */
1085 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1086 {
1087         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
1088         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
1089                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
1090         ___mark_reg_known(reg, imm);
1091 }
1092
1093 static void __mark_reg32_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1094 {
1095         reg->var_off = tnum_const_subreg(reg->var_off, imm);
1096         reg->s32_min_value = (s32)imm;
1097         reg->s32_max_value = (s32)imm;
1098         reg->u32_min_value = (u32)imm;
1099         reg->u32_max_value = (u32)imm;
1100 }
1101
1102 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
1103  * used only on registers holding a pointer type.
1104  */
1105 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
1106 {
1107         __mark_reg_known(reg, 0);
1108 }
1109
1110 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
1111 {
1112         __mark_reg_known(reg, 0);
1113         reg->type = SCALAR_VALUE;
1114 }
1115
1116 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
1117                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1118 {
1119         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1120                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
1121                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
1122                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
1123                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1124                 return;
1125         }
1126         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
1127 }
1128
1129 static void mark_ptr_not_null_reg(struct bpf_reg_state *reg)
1130 {
1131         switch (reg->type) {
1132         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL: {
1133                 const struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
1134
1135                 if (map->inner_map_meta) {
1136                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
1137                         reg->map_ptr = map->inner_map_meta;
1138                 } else if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
1139                         reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
1140                 } else if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP ||
1141                            map->map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH) {
1142                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
1143                 } else {
1144                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
1145                 }
1146                 break;
1147         }
1148         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1149                 reg->type = PTR_TO_SOCKET;
1150                 break;
1151         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1152                 reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
1153                 break;
1154         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1155                 reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
1156                 break;
1157         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
1158                 reg->type = PTR_TO_BTF_ID;
1159                 break;
1160         case PTR_TO_MEM_OR_NULL:
1161                 reg->type = PTR_TO_MEM;
1162                 break;
1163         case PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL:
1164                 reg->type = PTR_TO_RDONLY_BUF;
1165                 break;
1166         case PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL:
1167                 reg->type = PTR_TO_RDWR_BUF;
1168                 break;
1169         default:
1170                 WARN_ONCE(1, "unknown nullable register type");
1171         }
1172 }
1173
1174 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
1175 {
1176         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1177 }
1178
1179 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
1180 {
1181         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
1182                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
1183 }
1184
1185 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
1186 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
1187                                     enum bpf_reg_type which)
1188 {
1189         /* The register can already have a range from prior markings.
1190          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
1191          * origin.
1192          */
1193         return reg->type == which &&
1194                reg->id == 0 &&
1195                reg->off == 0 &&
1196                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1197 }
1198
1199 /* Reset the min/max bounds of a register */
1200 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1201 {
1202         reg->smin_value = S64_MIN;
1203         reg->smax_value = S64_MAX;
1204         reg->umin_value = 0;
1205         reg->umax_value = U64_MAX;
1206
1207         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1208         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1209         reg->u32_min_value = 0;
1210         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1211 }
1212
1213 static void __mark_reg64_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1214 {
1215         reg->smin_value = S64_MIN;
1216         reg->smax_value = S64_MAX;
1217         reg->umin_value = 0;
1218         reg->umax_value = U64_MAX;
1219 }
1220
1221 static void __mark_reg32_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1222 {
1223         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1224         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1225         reg->u32_min_value = 0;
1226         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1227 }
1228
1229 static void __update_reg32_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1230 {
1231         struct tnum var32_off = tnum_subreg(reg->var_off);
1232
1233         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1234         reg->s32_min_value = max_t(s32, reg->s32_min_value,
1235                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MIN));
1236         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1237         reg->s32_max_value = min_t(s32, reg->s32_max_value,
1238                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MAX));
1239         reg->u32_min_value = max_t(u32, reg->u32_min_value, (u32)var32_off.value);
1240         reg->u32_max_value = min(reg->u32_max_value,
1241                                  (u32)(var32_off.value | var32_off.mask));
1242 }
1243
1244 static void __update_reg64_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1245 {
1246         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1247         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
1248                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
1249         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1250         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
1251                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
1252         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
1253         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
1254                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
1255 }
1256
1257 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1258 {
1259         __update_reg32_bounds(reg);
1260         __update_reg64_bounds(reg);
1261 }
1262
1263 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
1264 static void __reg32_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1265 {
1266         /* Learn sign from signed bounds.
1267          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1268          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1269          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1270          */
1271         if (reg->s32_min_value >= 0 || reg->s32_max_value < 0) {
1272                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1273                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1274                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1275                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1276                 return;
1277         }
1278         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1279          * boundary, so we must be careful.
1280          */
1281         if ((s32)reg->u32_max_value >= 0) {
1282                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1283                  * is positive, hence safe.
1284                  */
1285                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value;
1286                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1287                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1288         } else if ((s32)reg->u32_min_value < 0) {
1289                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1290                  * is negative, hence safe.
1291                  */
1292                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1293                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1294                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value;
1295         }
1296 }
1297
1298 static void __reg64_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1299 {
1300         /* Learn sign from signed bounds.
1301          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1302          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1303          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1304          */
1305         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
1306                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1307                                                           reg->umin_value);
1308                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1309                                                           reg->umax_value);
1310                 return;
1311         }
1312         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1313          * boundary, so we must be careful.
1314          */
1315         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
1316                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1317                  * is positive, hence safe.
1318                  */
1319                 reg->smin_value = reg->umin_value;
1320                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1321                                                           reg->umax_value);
1322         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
1323                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1324                  * is negative, hence safe.
1325                  */
1326                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1327                                                           reg->umin_value);
1328                 reg->smax_value = reg->umax_value;
1329         }
1330 }
1331
1332 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1333 {
1334         __reg32_deduce_bounds(reg);
1335         __reg64_deduce_bounds(reg);
1336 }
1337
1338 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
1339 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
1340 {
1341         struct tnum var64_off = tnum_intersect(reg->var_off,
1342                                                tnum_range(reg->umin_value,
1343                                                           reg->umax_value));
1344         struct tnum var32_off = tnum_intersect(tnum_subreg(reg->var_off),
1345                                                 tnum_range(reg->u32_min_value,
1346                                                            reg->u32_max_value));
1347
1348         reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(var64_off), var32_off);
1349 }
1350
1351 static void __reg_assign_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1352 {
1353         reg->umin_value = reg->u32_min_value;
1354         reg->umax_value = reg->u32_max_value;
1355         /* Attempt to pull 32-bit signed bounds into 64-bit bounds
1356          * but must be positive otherwise set to worse case bounds
1357          * and refine later from tnum.
1358          */
1359         if (reg->s32_min_value >= 0 && reg->s32_max_value >= 0)
1360                 reg->smax_value = reg->s32_max_value;
1361         else
1362                 reg->smax_value = U32_MAX;
1363         if (reg->s32_min_value >= 0)
1364                 reg->smin_value = reg->s32_min_value;
1365         else
1366                 reg->smin_value = 0;
1367 }
1368
1369 static void __reg_combine_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1370 {
1371         /* special case when 64-bit register has upper 32-bit register
1372          * zeroed. Typically happens after zext or <<32, >>32 sequence
1373          * allowing us to use 32-bit bounds directly,
1374          */
1375         if (tnum_equals_const(tnum_clear_subreg(reg->var_off), 0)) {
1376                 __reg_assign_32_into_64(reg);
1377         } else {
1378                 /* Otherwise the best we can do is push lower 32bit known and
1379                  * unknown bits into register (var_off set from jmp logic)
1380                  * then learn as much as possible from the 64-bit tnum
1381                  * known and unknown bits. The previous smin/smax bounds are
1382                  * invalid here because of jmp32 compare so mark them unknown
1383                  * so they do not impact tnum bounds calculation.
1384                  */
1385                 __mark_reg64_unbounded(reg);
1386                 __update_reg_bounds(reg);
1387         }
1388
1389         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1390          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1391          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1392          */
1393         __reg_deduce_bounds(reg);
1394         __reg_bound_offset(reg);
1395         __update_reg_bounds(reg);
1396 }
1397
1398 static bool __reg64_bound_s32(s64 a)
1399 {
1400         return a > S32_MIN && a < S32_MAX;
1401 }
1402
1403 static bool __reg64_bound_u32(u64 a)
1404 {
1405         return a > U32_MIN && a < U32_MAX;
1406 }
1407
1408 static void __reg_combine_64_into_32(struct bpf_reg_state *reg)
1409 {
1410         __mark_reg32_unbounded(reg);
1411
1412         if (__reg64_bound_s32(reg->smin_value) && __reg64_bound_s32(reg->smax_value)) {
1413                 reg->s32_min_value = (s32)reg->smin_value;
1414                 reg->s32_max_value = (s32)reg->smax_value;
1415         }
1416         if (__reg64_bound_u32(reg->umin_value) && __reg64_bound_u32(reg->umax_value)) {
1417                 reg->u32_min_value = (u32)reg->umin_value;
1418                 reg->u32_max_value = (u32)reg->umax_value;
1419         }
1420
1421         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1422          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1423          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1424          */
1425         __reg_deduce_bounds(reg);
1426         __reg_bound_offset(reg);
1427         __update_reg_bounds(reg);
1428 }
1429
1430 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
1431 static void __mark_reg_unknown(const struct bpf_verifier_env *env,
1432                                struct bpf_reg_state *reg)
1433 {
1434         /*
1435          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
1436          * padding between 'type' and union
1437          */
1438         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
1439         reg->type = SCALAR_VALUE;
1440         reg->var_off = tnum_unknown;
1441         reg->frameno = 0;
1442         reg->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->bpf_capable;
1443         __mark_reg_unbounded(reg);
1444 }
1445
1446 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1447                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1448 {
1449         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1450                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1451                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1452                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1453                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1454                 return;
1455         }
1456         __mark_reg_unknown(env, regs + regno);
1457 }
1458
1459 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1460                                 struct bpf_reg_state *reg)
1461 {
1462         __mark_reg_unknown(env, reg);
1463         reg->type = NOT_INIT;
1464 }
1465
1466 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1467                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1468 {
1469         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1470                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1471                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1472                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1473                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1474                 return;
1475         }
1476         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1477 }
1478
1479 static void mark_btf_ld_reg(struct bpf_verifier_env *env,
1480                             struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
1481                             enum bpf_reg_type reg_type,
1482                             struct btf *btf, u32 btf_id)
1483 {
1484         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
1485                 mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1486                 return;
1487         }
1488         mark_reg_known_zero(env, regs, regno);
1489         regs[regno].type = PTR_TO_BTF_ID;
1490         regs[regno].btf = btf;
1491         regs[regno].btf_id = btf_id;
1492 }
1493
1494 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1495 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1496                            struct bpf_func_state *state)
1497 {
1498         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1499         int i;
1500
1501         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1502                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1503                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1504                 regs[i].parent = NULL;
1505                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1506         }
1507
1508         /* frame pointer */
1509         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1510         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1511         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1512 }
1513
1514 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1515 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1516                             struct bpf_func_state *state,
1517                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1518 {
1519         state->callsite = callsite;
1520         state->frameno = frameno;
1521         state->subprogno = subprogno;
1522         init_reg_state(env, state);
1523 }
1524
1525 enum reg_arg_type {
1526         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1527         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1528         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1529 };
1530
1531 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1532 {
1533         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1534                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1535 }
1536
1537 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1538 {
1539         struct bpf_subprog_info *p;
1540
1541         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1542                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1543         if (!p)
1544                 return -ENOENT;
1545         return p - env->subprog_info;
1546
1547 }
1548
1549 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1550 {
1551         int insn_cnt = env->prog->len;
1552         int ret;
1553
1554         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1555                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1556                 return -EINVAL;
1557         }
1558         ret = find_subprog(env, off);
1559         if (ret >= 0)
1560                 return ret;
1561         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1562                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1563                 return -E2BIG;
1564         }
1565         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1566         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1567         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1568              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1569         return env->subprog_cnt - 1;
1570 }
1571
1572 struct bpf_kfunc_desc {
1573         struct btf_func_model func_model;
1574         u32 func_id;
1575         s32 imm;
1576 };
1577
1578 #define MAX_KFUNC_DESCS 256
1579 struct bpf_kfunc_desc_tab {
1580         struct bpf_kfunc_desc descs[MAX_KFUNC_DESCS];
1581         u32 nr_descs;
1582 };
1583
1584 static int kfunc_desc_cmp_by_id(const void *a, const void *b)
1585 {
1586         const struct bpf_kfunc_desc *d0 = a;
1587         const struct bpf_kfunc_desc *d1 = b;
1588
1589         /* func_id is not greater than BTF_MAX_TYPE */
1590         return d0->func_id - d1->func_id;
1591 }
1592
1593 static const struct bpf_kfunc_desc *
1594 find_kfunc_desc(const struct bpf_prog *prog, u32 func_id)
1595 {
1596         struct bpf_kfunc_desc desc = {
1597                 .func_id = func_id,
1598         };
1599         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1600
1601         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1602         return bsearch(&desc, tab->descs, tab->nr_descs,
1603                        sizeof(tab->descs[0]), kfunc_desc_cmp_by_id);
1604 }
1605
1606 static int add_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env, u32 func_id)
1607 {
1608         const struct btf_type *func, *func_proto;
1609         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1610         struct bpf_prog_aux *prog_aux;
1611         struct bpf_kfunc_desc *desc;
1612         const char *func_name;
1613         unsigned long addr;
1614         int err;
1615
1616         prog_aux = env->prog->aux;
1617         tab = prog_aux->kfunc_tab;
1618         if (!tab) {
1619                 if (!btf_vmlinux) {
1620                         verbose(env, "calling kernel function is not supported without CONFIG_DEBUG_INFO_BTF\n");
1621                         return -ENOTSUPP;
1622                 }
1623
1624                 if (!env->prog->jit_requested) {
1625                         verbose(env, "JIT is required for calling kernel function\n");
1626                         return -ENOTSUPP;
1627                 }
1628
1629                 if (!bpf_jit_supports_kfunc_call()) {
1630                         verbose(env, "JIT does not support calling kernel function\n");
1631                         return -ENOTSUPP;
1632                 }
1633
1634                 if (!env->prog->gpl_compatible) {
1635                         verbose(env, "cannot call kernel function from non-GPL compatible program\n");
1636                         return -EINVAL;
1637                 }
1638
1639                 tab = kzalloc(sizeof(*tab), GFP_KERNEL);
1640                 if (!tab)
1641                         return -ENOMEM;
1642                 prog_aux->kfunc_tab = tab;
1643         }
1644
1645         if (find_kfunc_desc(env->prog, func_id))
1646                 return 0;
1647
1648         if (tab->nr_descs == MAX_KFUNC_DESCS) {
1649                 verbose(env, "too many different kernel function calls\n");
1650                 return -E2BIG;
1651         }
1652
1653         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func_id);
1654         if (!func || !btf_type_is_func(func)) {
1655                 verbose(env, "kernel btf_id %u is not a function\n",
1656                         func_id);
1657                 return -EINVAL;
1658         }
1659         func_proto = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func->type);
1660         if (!func_proto || !btf_type_is_func_proto(func_proto)) {
1661                 verbose(env, "kernel function btf_id %u does not have a valid func_proto\n",
1662                         func_id);
1663                 return -EINVAL;
1664         }
1665
1666         func_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
1667         addr = kallsyms_lookup_name(func_name);
1668         if (!addr) {
1669                 verbose(env, "cannot find address for kernel function %s\n",
1670                         func_name);
1671                 return -EINVAL;
1672         }
1673
1674         desc = &tab->descs[tab->nr_descs++];
1675         desc->func_id = func_id;
1676         desc->imm = BPF_CAST_CALL(addr) - __bpf_call_base;
1677         err = btf_distill_func_proto(&env->log, btf_vmlinux,
1678                                      func_proto, func_name,
1679                                      &desc->func_model);
1680         if (!err)
1681                 sort(tab->descs, tab->nr_descs, sizeof(tab->descs[0]),
1682                      kfunc_desc_cmp_by_id, NULL);
1683         return err;
1684 }
1685
1686 static int kfunc_desc_cmp_by_imm(const void *a, const void *b)
1687 {
1688         const struct bpf_kfunc_desc *d0 = a;
1689         const struct bpf_kfunc_desc *d1 = b;
1690
1691         if (d0->imm > d1->imm)
1692                 return 1;
1693         else if (d0->imm < d1->imm)
1694                 return -1;
1695         return 0;
1696 }
1697
1698 static void sort_kfunc_descs_by_imm(struct bpf_prog *prog)
1699 {
1700         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1701
1702         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1703         if (!tab)
1704                 return;
1705
1706         sort(tab->descs, tab->nr_descs, sizeof(tab->descs[0]),
1707              kfunc_desc_cmp_by_imm, NULL);
1708 }
1709
1710 bool bpf_prog_has_kfunc_call(const struct bpf_prog *prog)
1711 {
1712         return !!prog->aux->kfunc_tab;
1713 }
1714
1715 const struct btf_func_model *
1716 bpf_jit_find_kfunc_model(const struct bpf_prog *prog,
1717                          const struct bpf_insn *insn)
1718 {
1719         const struct bpf_kfunc_desc desc = {
1720                 .imm = insn->imm,
1721         };
1722         const struct bpf_kfunc_desc *res;
1723         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1724
1725         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1726         res = bsearch(&desc, tab->descs, tab->nr_descs,
1727                       sizeof(tab->descs[0]), kfunc_desc_cmp_by_imm);
1728
1729         return res ? &res->func_model : NULL;
1730 }
1731
1732 static int add_subprog_and_kfunc(struct bpf_verifier_env *env)
1733 {
1734         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1735         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1736         int i, ret, insn_cnt = env->prog->len;
1737
1738         /* Add entry function. */
1739         ret = add_subprog(env, 0);
1740         if (ret)
1741                 return ret;
1742
1743         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
1744                 if (!bpf_pseudo_func(insn) && !bpf_pseudo_call(insn) &&
1745                     !bpf_pseudo_kfunc_call(insn))
1746                         continue;
1747
1748                 if (!env->bpf_capable) {
1749                         verbose(env, "loading/calling other bpf or kernel functions are allowed for CAP_BPF and CAP_SYS_ADMIN\n");
1750                         return -EPERM;
1751                 }
1752
1753                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
1754                         ret = add_subprog(env, i + insn->imm + 1);
1755                         if (ret >= 0)
1756                                 /* remember subprog */
1757                                 insn[1].imm = ret;
1758                 } else if (bpf_pseudo_call(insn)) {
1759                         ret = add_subprog(env, i + insn->imm + 1);
1760                 } else {
1761                         ret = add_kfunc_call(env, insn->imm);
1762                 }
1763
1764                 if (ret < 0)
1765                         return ret;
1766         }
1767
1768         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1769          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1770          */
1771         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1772
1773         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1774                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1775                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1776
1777         return 0;
1778 }
1779
1780 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1781 {
1782         int i, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1783         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1784         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1785         int insn_cnt = env->prog->len;
1786
1787         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1788         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1789         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1790         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1791                 u8 code = insn[i].code;
1792
1793                 if (code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
1794                     insn[i].imm == BPF_FUNC_tail_call &&
1795                     insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1796                         subprog[cur_subprog].has_tail_call = true;
1797                 if (BPF_CLASS(code) == BPF_LD &&
1798                     (BPF_MODE(code) == BPF_ABS || BPF_MODE(code) == BPF_IND))
1799                         subprog[cur_subprog].has_ld_abs = true;
1800                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1801                         goto next;
1802                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1803                         goto next;
1804                 off = i + insn[i].off + 1;
1805                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1806                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1807                         return -EINVAL;
1808                 }
1809 next:
1810                 if (i == subprog_end - 1) {
1811                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1812                          * the last insn of the subprog should be either exit
1813                          * or unconditional jump back
1814                          */
1815                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1816                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1817                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1818                                 return -EINVAL;
1819                         }
1820                         subprog_start = subprog_end;
1821                         cur_subprog++;
1822                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1823                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1824                 }
1825         }
1826         return 0;
1827 }
1828
1829 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1830  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1831  */
1832 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1833                          const struct bpf_reg_state *state,
1834                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1835 {
1836         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1837         int cnt = 0;
1838
1839         while (parent) {
1840                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1841                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1842                         break;
1843                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1844                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1845                                 reg_type_str[parent->type],
1846                                 parent->var_off.value, parent->off);
1847                         return -EFAULT;
1848                 }
1849                 /* The first condition is more likely to be true than the
1850                  * second, checked it first.
1851                  */
1852                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1853                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1854                         /* The parentage chain never changes and
1855                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1856                          * There is no need to keep walking the chain again and
1857                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1858                          * This case happens when the same register is read
1859                          * multiple times without writes into it in-between.
1860                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1861                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1862                          */
1863                         break;
1864                 /* ... then we depend on parent's value */
1865                 parent->live |= flag;
1866                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1867                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1868                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1869                 state = parent;
1870                 parent = state->parent;
1871                 writes = true;
1872                 cnt++;
1873         }
1874
1875         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1876                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1877         return 0;
1878 }
1879
1880 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1881  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1882  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1883  */
1884 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1885                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1886 {
1887         u8 code, class, op;
1888
1889         code = insn->code;
1890         class = BPF_CLASS(code);
1891         op = BPF_OP(code);
1892         if (class == BPF_JMP) {
1893                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1894                  * conservatively.
1895                  */
1896                 if (op == BPF_EXIT)
1897                         return true;
1898                 if (op == BPF_CALL) {
1899                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1900                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1901                          * don't care the register def because they are anyway
1902                          * marked as NOT_INIT already.
1903                          */
1904                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1905                                 return false;
1906                         /* Helper call will reach here because of arg type
1907                          * check, conservatively return TRUE.
1908                          */
1909                         if (t == SRC_OP)
1910                                 return true;
1911
1912                         return false;
1913                 }
1914         }
1915
1916         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1917             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1918             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1919                 return true;
1920
1921         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1922                 return false;
1923
1924         if (class == BPF_LDX) {
1925                 if (t != SRC_OP)
1926                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1927                 /* LDX source must be ptr. */
1928                 return true;
1929         }
1930
1931         if (class == BPF_STX) {
1932                 /* BPF_STX (including atomic variants) has multiple source
1933                  * operands, one of which is a ptr. Check whether the caller is
1934                  * asking about it.
1935                  */
1936                 if (t == SRC_OP && reg->type != SCALAR_VALUE)
1937                         return true;
1938                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1939         }
1940
1941         if (class == BPF_LD) {
1942                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1943
1944                 /* LD_IMM64 */
1945                 if (mode == BPF_IMM)
1946                         return true;
1947
1948                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1949                 if (t != SRC_OP)
1950                         return  false;
1951
1952                 /* Implicit ctx ptr. */
1953                 if (regno == BPF_REG_6)
1954                         return true;
1955
1956                 /* Explicit source could be any width. */
1957                 return true;
1958         }
1959
1960         if (class == BPF_ST)
1961                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1962                 return true;
1963
1964         /* Conservatively return true at default. */
1965         return true;
1966 }
1967
1968 /* Return the regno defined by the insn, or -1. */
1969 static int insn_def_regno(const struct bpf_insn *insn)
1970 {
1971         switch (BPF_CLASS(insn->code)) {
1972         case BPF_JMP:
1973         case BPF_JMP32:
1974         case BPF_ST:
1975                 return -1;
1976         case BPF_STX:
1977                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC &&
1978                     (insn->imm & BPF_FETCH)) {
1979                         if (insn->imm == BPF_CMPXCHG)
1980                                 return BPF_REG_0;
1981                         else
1982                                 return insn->src_reg;
1983                 } else {
1984                         return -1;
1985                 }
1986         default:
1987                 return insn->dst_reg;
1988         }
1989 }
1990
1991 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1992 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1993 {
1994         int dst_reg = insn_def_regno(insn);
1995
1996         if (dst_reg == -1)
1997                 return false;
1998
1999         return !is_reg64(env, insn, dst_reg, NULL, DST_OP);
2000 }
2001
2002 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
2003                            struct bpf_reg_state *reg)
2004 {
2005         s32 def_idx = reg->subreg_def;
2006
2007         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
2008                 return;
2009
2010         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
2011         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
2012         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2013 }
2014
2015 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2016                          enum reg_arg_type t)
2017 {
2018         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2019         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2020         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
2021         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
2022         bool rw64;
2023
2024         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
2025                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
2026                 return -EINVAL;
2027         }
2028
2029         reg = &regs[regno];
2030         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
2031         if (t == SRC_OP) {
2032                 /* check whether register used as source operand can be read */
2033                 if (reg->type == NOT_INIT) {
2034                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
2035                         return -EACCES;
2036                 }
2037                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
2038                 if (regno == BPF_REG_FP)
2039                         return 0;
2040
2041                 if (rw64)
2042                         mark_insn_zext(env, reg);
2043
2044                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
2045                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
2046         } else {
2047                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
2048                 if (regno == BPF_REG_FP) {
2049                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
2050                         return -EACCES;
2051                 }
2052                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2053                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
2054                 if (t == DST_OP)
2055                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
2056         }
2057         return 0;
2058 }
2059
2060 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
2061 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
2062                             struct bpf_verifier_state *cur)
2063 {
2064         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
2065         struct bpf_idx_pair *p;
2066
2067         cnt++;
2068         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
2069         if (!p)
2070                 return -ENOMEM;
2071         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
2072         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
2073         cur->jmp_history = p;
2074         cur->jmp_history_cnt = cnt;
2075         return 0;
2076 }
2077
2078 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
2079  * history then previous instruction came from straight line execution.
2080  */
2081 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
2082                              u32 *history)
2083 {
2084         u32 cnt = *history;
2085
2086         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
2087                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
2088                 (*history)--;
2089         } else {
2090                 i--;
2091         }
2092         return i;
2093 }
2094
2095 static const char *disasm_kfunc_name(void *data, const struct bpf_insn *insn)
2096 {
2097         const struct btf_type *func;
2098
2099         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL)
2100                 return NULL;
2101
2102         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, insn->imm);
2103         return btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
2104 }
2105
2106 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
2107  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
2108  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
2109  */
2110 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
2111                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
2112 {
2113         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
2114                 .cb_call        = disasm_kfunc_name,
2115                 .cb_print       = verbose,
2116                 .private_data   = env,
2117         };
2118         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
2119         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
2120         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2121         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2122         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
2123         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
2124         u32 spi;
2125
2126         if (insn->code == 0)
2127                 return 0;
2128         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2129                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
2130                 verbose(env, "%d: ", idx);
2131                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
2132         }
2133
2134         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
2135                 if (!(*reg_mask & dreg))
2136                         return 0;
2137                 if (opcode == BPF_MOV) {
2138                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2139                                 /* dreg = sreg
2140                                  * dreg needs precision after this insn
2141                                  * sreg needs precision before this insn
2142                                  */
2143                                 *reg_mask &= ~dreg;
2144                                 *reg_mask |= sreg;
2145                         } else {
2146                                 /* dreg = K
2147                                  * dreg needs precision after this insn.
2148                                  * Corresponding register is already marked
2149                                  * as precise=true in this verifier state.
2150                                  * No further markings in parent are necessary
2151                                  */
2152                                 *reg_mask &= ~dreg;
2153                         }
2154                 } else {
2155                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2156                                 /* dreg += sreg
2157                                  * both dreg and sreg need precision
2158                                  * before this insn
2159                                  */
2160                                 *reg_mask |= sreg;
2161                         } /* else dreg += K
2162                            * dreg still needs precision before this insn
2163                            */
2164                 }
2165         } else if (class == BPF_LDX) {
2166                 if (!(*reg_mask & dreg))
2167                         return 0;
2168                 *reg_mask &= ~dreg;
2169
2170                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
2171                  * Load from any other memory can be zero extended.
2172                  * The desire to keep that precision is already indicated
2173                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
2174                  * No further tracking necessary.
2175                  */
2176                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
2177                         return 0;
2178                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
2179                         return 0;
2180
2181                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
2182                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
2183                  * tracked with precision
2184                  */
2185                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
2186                 if (spi >= 64) {
2187                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
2188                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2189                         return -EFAULT;
2190                 }
2191                 *stack_mask |= 1ull << spi;
2192         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
2193                 if (*reg_mask & dreg)
2194                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
2195                          * to access memory. It means backtracking
2196                          * encountered a case of pointer subtraction.
2197                          */
2198                         return -ENOTSUPP;
2199                 /* scalars can only be spilled into stack */
2200                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
2201                         return 0;
2202                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
2203                         return 0;
2204                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
2205                 if (spi >= 64) {
2206                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
2207                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2208                         return -EFAULT;
2209                 }
2210                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
2211                         return 0;
2212                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
2213                 if (class == BPF_STX)
2214                         *reg_mask |= sreg;
2215         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
2216                 if (opcode == BPF_CALL) {
2217                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
2218                                 return -ENOTSUPP;
2219                         /* regular helper call sets R0 */
2220                         *reg_mask &= ~1;
2221                         if (*reg_mask & 0x3f) {
2222                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
2223                                  * they should have been found already.
2224                                  */
2225                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
2226                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2227                                 return -EFAULT;
2228                         }
2229                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
2230                         return -ENOTSUPP;
2231                 }
2232         } else if (class == BPF_LD) {
2233                 if (!(*reg_mask & dreg))
2234                         return 0;
2235                 *reg_mask &= ~dreg;
2236                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
2237                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
2238                  * into parent is necessary
2239                  */
2240                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
2241                         /* to be analyzed */
2242                         return -ENOTSUPP;
2243         }
2244         return 0;
2245 }
2246
2247 /* the scalar precision tracking algorithm:
2248  * . at the start all registers have precise=false.
2249  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
2250  * . once precise value of the scalar register is used in:
2251  *   .  ptr + scalar alu
2252  *   . if (scalar cond K|scalar)
2253  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
2254  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
2255  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
2256  *   should be precise.
2257  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
2258  *   are equivalent if both are not precise.
2259  *
2260  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
2261  * since many different registers and stack slots could have been
2262  * used to compute single precise scalar.
2263  *
2264  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
2265  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
2266  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
2267  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
2268  *
2269  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
2270  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
2271  * All other branches will be explored for needing precision later.
2272  *
2273  * The backtracking needs to deal with cases like:
2274  *   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)
2275  * r9 -= r8
2276  * r5 = r9
2277  * if r5 > 0x79f goto pc+7
2278  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
2279  * r5 += 1
2280  * ...
2281  * call bpf_perf_event_output#25
2282  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
2283  *
2284  * and this case:
2285  * r6 = 1
2286  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
2287  * r0 += r6
2288  * if r0 == 0 goto
2289  *
2290  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
2291  *
2292  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
2293  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
2294  * may incorrectly prune callers. This is similar to
2295  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
2296  *
2297  * For now backtracking falls back into conservative marking.
2298  */
2299 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
2300                                      struct bpf_verifier_state *st)
2301 {
2302         struct bpf_func_state *func;
2303         struct bpf_reg_state *reg;
2304         int i, j;
2305
2306         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
2307          * pop_stack may still get !precise scalars.
2308          */
2309         for (; st; st = st->parent)
2310                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
2311                         func = st->frame[i];
2312                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
2313                                 reg = &func->regs[j];
2314                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
2315                                         continue;
2316                                 reg->precise = true;
2317                         }
2318                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
2319                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2320                                         continue;
2321                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
2322                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
2323                                         continue;
2324                                 reg->precise = true;
2325                         }
2326                 }
2327 }
2328
2329 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2330                                   int spi)
2331 {
2332         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
2333         int first_idx = st->first_insn_idx;
2334         int last_idx = env->insn_idx;
2335         struct bpf_func_state *func;
2336         struct bpf_reg_state *reg;
2337         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
2338         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
2339         bool skip_first = true;
2340         bool new_marks = false;
2341         int i, err;
2342
2343         if (!env->bpf_capable)
2344                 return 0;
2345
2346         func = st->frame[st->curframe];
2347         if (regno >= 0) {
2348                 reg = &func->regs[regno];
2349                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2350                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
2351                         return -EFAULT;
2352                 }
2353                 if (!reg->precise)
2354                         new_marks = true;
2355                 else
2356                         reg_mask = 0;
2357                 reg->precise = true;
2358         }
2359
2360         while (spi >= 0) {
2361                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2362                         stack_mask = 0;
2363                         break;
2364                 }
2365                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
2366                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2367                         stack_mask = 0;
2368                         break;
2369                 }
2370                 if (!reg->precise)
2371                         new_marks = true;
2372                 else
2373                         stack_mask = 0;
2374                 reg->precise = true;
2375                 break;
2376         }
2377
2378         if (!new_marks)
2379                 return 0;
2380         if (!reg_mask && !stack_mask)
2381                 return 0;
2382         for (;;) {
2383                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
2384                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
2385
2386                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2387                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
2388                 for (i = last_idx;;) {
2389                         if (skip_first) {
2390                                 err = 0;
2391                                 skip_first = false;
2392                         } else {
2393                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
2394                         }
2395                         if (err == -ENOTSUPP) {
2396                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2397                                 return 0;
2398                         } else if (err) {
2399                                 return err;
2400                         }
2401                         if (!reg_mask && !stack_mask)
2402                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
2403                                  * Since this state is already marked, just return.
2404                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
2405                                  */
2406                                 return 0;
2407                         if (i == first_idx)
2408                                 break;
2409                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
2410                         if (i >= env->prog->len) {
2411                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
2412                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
2413                                  * to backtrack.
2414                                  * It means the backtracking missed the spot where
2415                                  * particular register was initialized with a constant.
2416                                  */
2417                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
2418                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2419                                 return -EFAULT;
2420                         }
2421                 }
2422                 st = st->parent;
2423                 if (!st)
2424                         break;
2425
2426                 new_marks = false;
2427                 func = st->frame[st->curframe];
2428                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
2429                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
2430                         reg = &func->regs[i];
2431                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2432                                 reg_mask &= ~(1u << i);
2433                                 continue;
2434                         }
2435                         if (!reg->precise)
2436                                 new_marks = true;
2437                         reg->precise = true;
2438                 }
2439
2440                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
2441                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
2442                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
2443                                 /* the sequence of instructions:
2444                                  * 2: (bf) r3 = r10
2445                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
2446                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
2447                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
2448                                  * as a single block.
2449                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
2450                                  * stack access, so at the end of backtracking
2451                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
2452                                  * However the parent state may not have accessed
2453                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
2454                                  * In such case fallback to conservative.
2455                                  */
2456                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2457                                 return 0;
2458                         }
2459
2460                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2461                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2462                                 continue;
2463                         }
2464                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
2465                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2466                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2467                                 continue;
2468                         }
2469                         if (!reg->precise)
2470                                 new_marks = true;
2471                         reg->precise = true;
2472                 }
2473                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2474                         print_verifier_state(env, func);
2475                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
2476                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
2477                                 reg_mask, stack_mask);
2478                 }
2479
2480                 if (!reg_mask && !stack_mask)
2481                         break;
2482                 if (!new_marks)
2483                         break;
2484
2485                 last_idx = st->last_insn_idx;
2486                 first_idx = st->first_insn_idx;
2487         }
2488         return 0;
2489 }
2490
2491 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2492 {
2493         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
2494 }
2495
2496 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
2497 {
2498         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
2499 }
2500
2501 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
2502 {
2503         switch (type) {
2504         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2505         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
2506         case PTR_TO_STACK:
2507         case PTR_TO_CTX:
2508         case PTR_TO_PACKET:
2509         case PTR_TO_PACKET_META:
2510         case PTR_TO_PACKET_END:
2511         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2512         case CONST_PTR_TO_MAP:
2513         case PTR_TO_SOCKET:
2514         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
2515         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2516         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
2517         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2518         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
2519         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2520         case PTR_TO_BTF_ID:
2521         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
2522         case PTR_TO_RDONLY_BUF:
2523         case PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL:
2524         case PTR_TO_RDWR_BUF:
2525         case PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL:
2526         case PTR_TO_PERCPU_BTF_ID:
2527         case PTR_TO_MEM:
2528         case PTR_TO_MEM_OR_NULL:
2529         case PTR_TO_FUNC:
2530         case PTR_TO_MAP_KEY:
2531                 return true;
2532         default:
2533                 return false;
2534         }
2535 }
2536
2537 /* Does this register contain a constant zero? */
2538 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
2539 {
2540         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
2541 }
2542
2543 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
2544 {
2545         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
2546 }
2547
2548 static bool __is_scalar_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
2549 {
2550         return tnum_is_unknown(reg->var_off) &&
2551                reg->smin_value == S64_MIN && reg->smax_value == S64_MAX &&
2552                reg->umin_value == 0 && reg->umax_value == U64_MAX &&
2553                reg->s32_min_value == S32_MIN && reg->s32_max_value == S32_MAX &&
2554                reg->u32_min_value == 0 && reg->u32_max_value == U32_MAX;
2555 }
2556
2557 static bool register_is_bounded(struct bpf_reg_state *reg)
2558 {
2559         return reg->type == SCALAR_VALUE && !__is_scalar_unbounded(reg);
2560 }
2561
2562 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2563                                const struct bpf_reg_state *reg)
2564 {
2565         if (allow_ptr_leaks)
2566                 return false;
2567
2568         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2569 }
2570
2571 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
2572                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
2573 {
2574         int i;
2575
2576         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
2577         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2578
2579         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2580                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
2581 }
2582
2583 /* check_stack_{read,write}_fixed_off functions track spill/fill of registers,
2584  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
2585  */
2586 static int check_stack_write_fixed_off(struct bpf_verifier_env *env,
2587                                        /* stack frame we're writing to */
2588                                        struct bpf_func_state *state,
2589                                        int off, int size, int value_regno,
2590                                        int insn_idx)
2591 {
2592         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2593         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
2594         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
2595         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
2596
2597         err = grow_stack_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE));
2598         if (err)
2599                 return err;
2600         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
2601          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
2602          */
2603         if (!env->allow_ptr_leaks &&
2604             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2605             size != BPF_REG_SIZE) {
2606                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
2607                 return -EACCES;
2608         }
2609
2610         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2611         if (value_regno >= 0)
2612                 reg = &cur->regs[value_regno];
2613
2614         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_bounded(reg) &&
2615             !register_is_null(reg) && env->bpf_capable) {
2616                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
2617                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
2618                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
2619                          * scalar via different register has to be conservative.
2620                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
2621                          * that contributed into 'reg' being a constant.
2622                          */
2623                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2624                         if (err)
2625                                 return err;
2626                 }
2627                 save_register_state(state, spi, reg);
2628         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
2629                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
2630                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2631                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
2632                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
2633                         return -EACCES;
2634                 }
2635
2636                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
2637                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
2638                         return -EINVAL;
2639                 }
2640
2641                 if (!env->bypass_spec_v4) {
2642                         bool sanitize = false;
2643
2644                         if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2645                             register_is_const(&state->stack[spi].spilled_ptr))
2646                                 sanitize = true;
2647                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2648                                 if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC) {
2649                                         sanitize = true;
2650                                         break;
2651                                 }
2652                         if (sanitize) {
2653                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
2654                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
2655
2656                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
2657                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
2658                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
2659                                  * (speculative store bypass)
2660                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
2661                                  * store of zero.
2662                                  */
2663                                 if (*poff && *poff != soff) {
2664                                         /* disallow programs where single insn stores
2665                                          * into two different stack slots, since verifier
2666                                          * cannot sanitize them
2667                                          */
2668                                         verbose(env,
2669                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
2670                                                 insn_idx, *poff, soff);
2671                                         return -EINVAL;
2672                                 }
2673                                 *poff = soff;
2674                         }
2675                 }
2676                 save_register_state(state, spi, reg);
2677         } else {
2678                 u8 type = STACK_MISC;
2679
2680                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
2681                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2682                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
2683                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
2684                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2685                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
2686
2687                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
2688                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
2689                  * when stack slots are partially written.
2690                  * This heuristic means that read propagation will be
2691                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
2692                  * to stack slots all the way to first state when programs
2693                  * writes+reads less than 8 bytes
2694                  */
2695                 if (size == BPF_REG_SIZE)
2696                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2697
2698                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
2699                 if (reg && register_is_null(reg)) {
2700                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2701                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2702                         if (err)
2703                                 return err;
2704                         type = STACK_ZERO;
2705                 }
2706
2707                 /* Mark slots affected by this stack write. */
2708                 for (i = 0; i < size; i++)
2709                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2710                                 type;
2711         }
2712         return 0;
2713 }
2714
2715 /* Write the stack: 'stack[ptr_regno + off] = value_regno'. 'ptr_regno' is
2716  * known to contain a variable offset.
2717  * This function checks whether the write is permitted and conservatively
2718  * tracks the effects of the write, considering that each stack slot in the
2719  * dynamic range is potentially written to.
2720  *
2721  * 'off' includes 'regno->off'.
2722  * 'value_regno' can be -1, meaning that an unknown value is being written to
2723  * the stack.
2724  *
2725  * Spilled pointers in range are not marked as written because we don't know
2726  * what's going to be actually written. This means that read propagation for
2727  * future reads cannot be terminated by this write.
2728  *
2729  * For privileged programs, uninitialized stack slots are considered
2730  * initialized by this write (even though we don't know exactly what offsets
2731  * are going to be written to). The idea is that we don't want the verifier to
2732  * reject future reads that access slots written to through variable offsets.
2733  */
2734 static int check_stack_write_var_off(struct bpf_verifier_env *env,
2735                                      /* func where register points to */
2736                                      struct bpf_func_state *state,
2737                                      int ptr_regno, int off, int size,
2738                                      int value_regno, int insn_idx)
2739 {
2740         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2741         int min_off, max_off;
2742         int i, err;
2743         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, *value_reg = NULL;
2744         bool writing_zero = false;
2745         /* set if the fact that we're writing a zero is used to let any
2746          * stack slots remain STACK_ZERO
2747          */
2748         bool zero_used = false;
2749
2750         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2751         ptr_reg = &cur->regs[ptr_regno];
2752         min_off = ptr_reg->smin_value + off;
2753         max_off = ptr_reg->smax_value + off + size;
2754         if (value_regno >= 0)
2755                 value_reg = &cur->regs[value_regno];
2756         if (value_reg && register_is_null(value_reg))
2757                 writing_zero = true;
2758
2759         err = grow_stack_state(state, round_up(-min_off, BPF_REG_SIZE));
2760         if (err)
2761                 return err;
2762
2763
2764         /* Variable offset writes destroy any spilled pointers in range. */
2765         for (i = min_off; i < max_off; i++) {
2766                 u8 new_type, *stype;
2767                 int slot, spi;
2768
2769                 slot = -i - 1;
2770                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2771                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2772
2773                 if (!env->allow_ptr_leaks
2774                                 && *stype != NOT_INIT
2775                                 && *stype != SCALAR_VALUE) {
2776                         /* Reject the write if there's are spilled pointers in
2777                          * range. If we didn't reject here, the ptr status
2778                          * would be erased below (even though not all slots are
2779                          * actually overwritten), possibly opening the door to
2780                          * leaks.
2781                          */
2782                         verbose(env, "spilled ptr in range of var-offset stack write; insn %d, ptr off: %d",
2783                                 insn_idx, i);
2784                         return -EINVAL;
2785                 }
2786
2787                 /* Erase all spilled pointers. */
2788                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2789
2790                 /* Update the slot type. */
2791                 new_type = STACK_MISC;
2792                 if (writing_zero && *stype == STACK_ZERO) {
2793                         new_type = STACK_ZERO;
2794                         zero_used = true;
2795                 }
2796                 /* If the slot is STACK_INVALID, we check whether it's OK to
2797                  * pretend that it will be initialized by this write. The slot
2798                  * might not actually be written to, and so if we mark it as
2799                  * initialized future reads might leak uninitialized memory.
2800                  * For privileged programs, we will accept such reads to slots
2801                  * that may or may not be written because, if we're reject
2802                  * them, the error would be too confusing.
2803                  */
2804                 if (*stype == STACK_INVALID && !env->allow_uninit_stack) {
2805                         verbose(env, "uninit stack in range of var-offset write prohibited for !root; insn %d, off: %d",
2806                                         insn_idx, i);
2807                         return -EINVAL;
2808                 }
2809                 *stype = new_type;
2810         }
2811         if (zero_used) {
2812                 /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2813                 err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2814                 if (err)
2815                         return err;
2816         }
2817         return 0;
2818 }
2819
2820 /* When register 'dst_regno' is assigned some values from stack[min_off,
2821  * max_off), we set the register's type according to the types of the
2822  * respective stack slots. If all the stack values are known to be zeros, then
2823  * so is the destination reg. Otherwise, the register is considered to be
2824  * SCALAR. This function does not deal with register filling; the caller must
2825  * ensure that all spilled registers in the stack range have been marked as
2826  * read.
2827  */
2828 static void mark_reg_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2829                                 /* func where src register points to */
2830                                 struct bpf_func_state *ptr_state,
2831                                 int min_off, int max_off, int dst_regno)
2832 {
2833         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2834         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2835         int i, slot, spi;
2836         u8 *stype;
2837         int zeros = 0;
2838
2839         for (i = min_off; i < max_off; i++) {
2840                 slot = -i - 1;
2841                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2842                 stype = ptr_state->stack[spi].slot_type;
2843                 if (stype[slot % BPF_REG_SIZE] != STACK_ZERO)
2844                         break;
2845                 zeros++;
2846         }
2847         if (zeros == max_off - min_off) {
2848                 /* any access_size read into register is zero extended,
2849                  * so the whole register == const_zero
2850                  */
2851                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[dst_regno]);
2852                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2853                  * so mark it precise here, so that later
2854                  * backtracking can stop here.
2855                  * Backtracking may not need this if this register
2856                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2857                  * Forward propagation of precise flag is not
2858                  * necessary either. This mark is only to stop
2859                  * backtracking. Any register that contributed
2860                  * to const 0 was marked precise before spill.
2861                  */
2862                 state->regs[dst_regno].precise = true;
2863         } else {
2864                 /* have read misc data from the stack */
2865                 mark_reg_unknown(env, state->regs, dst_regno);
2866         }
2867         state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2868 }
2869
2870 /* Read the stack at 'off' and put the results into the register indicated by
2871  * 'dst_regno'. It handles reg filling if the addressed stack slot is a
2872  * spilled reg.
2873  *
2874  * 'dst_regno' can be -1, meaning that the read value is not going to a
2875  * register.
2876  *
2877  * The access is assumed to be within the current stack bounds.
2878  */
2879 static int check_stack_read_fixed_off(struct bpf_verifier_env *env,
2880                                       /* func where src register points to */
2881                                       struct bpf_func_state *reg_state,
2882                                       int off, int size, int dst_regno)
2883 {
2884         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2885         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2886         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2887         struct bpf_reg_state *reg;
2888         u8 *stype;
2889
2890         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2891         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2892
2893         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2894                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2895                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2896                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2897                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2898                                 return -EACCES;
2899                         }
2900                         if (dst_regno >= 0) {
2901                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, dst_regno);
2902                                 state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2903                         }
2904                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2905                         return 0;
2906                 }
2907                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2908                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2909                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2910                                 return -EACCES;
2911                         }
2912                 }
2913
2914                 if (dst_regno >= 0) {
2915                         /* restore register state from stack */
2916                         state->regs[dst_regno] = *reg;
2917                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2918                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2919                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2920                          */
2921                         state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2922                 } else if (__is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg)) {
2923                         /* If dst_regno==-1, the caller is asking us whether
2924                          * it is acceptable to use this value as a SCALAR_VALUE
2925                          * (e.g. for XADD).
2926                          * We must not allow unprivileged callers to do that
2927                          * with spilled pointers.
2928                          */
2929                         verbose(env, "leaking pointer from stack off %d\n",
2930                                 off);
2931                         return -EACCES;
2932                 }
2933                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2934         } else {
2935                 u8 type;
2936
2937                 for (i = 0; i < size; i++) {
2938                         type = stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE];
2939                         if (type == STACK_MISC)
2940                                 continue;
2941                         if (type == STACK_ZERO)
2942                                 continue;
2943                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2944                                 off, i, size);
2945                         return -EACCES;
2946                 }
2947                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2948                 if (dst_regno >= 0)
2949                         mark_reg_stack_read(env, reg_state, off, off + size, dst_regno);
2950         }
2951         return 0;
2952 }
2953
2954 enum stack_access_src {
2955         ACCESS_DIRECT = 1,  /* the access is performed by an instruction */
2956         ACCESS_HELPER = 2,  /* the access is performed by a helper */
2957 };
2958
2959 static int check_stack_range_initialized(struct bpf_verifier_env *env,
2960                                          int regno, int off, int access_size,
2961                                          bool zero_size_allowed,
2962                                          enum stack_access_src type,
2963                                          struct bpf_call_arg_meta *meta);
2964
2965 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2966 {
2967         return cur_regs(env) + regno;
2968 }
2969
2970 /* Read the stack at 'ptr_regno + off' and put the result into the register
2971  * 'dst_regno'.
2972  * 'off' includes the pointer register's fixed offset(i.e. 'ptr_regno.off'),
2973  * but not its variable offset.
2974  * 'size' is assumed to be <= reg size and the access is assumed to be aligned.
2975  *
2976  * As opposed to check_stack_read_fixed_off, this function doesn't deal with
2977  * filling registers (i.e. reads of spilled register cannot be detected when
2978  * the offset is not fixed). We conservatively mark 'dst_regno' as containing
2979  * SCALAR_VALUE. That's why we assert that the 'ptr_regno' has a variable
2980  * offset; for a fixed offset check_stack_read_fixed_off should be used
2981  * instead.
2982  */
2983 static int check_stack_read_var_off(struct bpf_verifier_env *env,
2984                                     int ptr_regno, int off, int size, int dst_regno)
2985 {
2986         /* The state of the source register. */
2987         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
2988         struct bpf_func_state *ptr_state = func(env, reg);
2989         int err;
2990         int min_off, max_off;
2991
2992         /* Note that we pass a NULL meta, so raw access will not be permitted.
2993          */
2994         err = check_stack_range_initialized(env, ptr_regno, off, size,
2995                                             false, ACCESS_DIRECT, NULL);
2996         if (err)
2997                 return err;
2998
2999         min_off = reg->smin_value + off;
3000         max_off = reg->smax_value + off;
3001         mark_reg_stack_read(env, ptr_state, min_off, max_off + size, dst_regno);
3002         return 0;
3003 }
3004
3005 /* check_stack_read dispatches to check_stack_read_fixed_off or
3006  * check_stack_read_var_off.
3007  *
3008  * The caller must ensure that the offset falls within the allocated stack
3009  * bounds.
3010  *
3011  * 'dst_regno' is a register which will receive the value from the stack. It
3012  * can be -1, meaning that the read value is not going to a register.
3013  */
3014 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
3015                             int ptr_regno, int off, int size,
3016                             int dst_regno)
3017 {
3018         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
3019         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3020         int err;
3021         /* Some accesses are only permitted with a static offset. */
3022         bool var_off = !tnum_is_const(reg->var_off);
3023
3024         /* The offset is required to be static when reads don't go to a
3025          * register, in order to not leak pointers (see
3026          * check_stack_read_fixed_off).
3027          */
3028         if (dst_regno < 0 && var_off) {
3029                 char tn_buf[48];
3030
3031                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3032                 verbose(env, "variable offset stack pointer cannot be passed into helper function; var_off=%s off=%d size=%d\n",
3033                         tn_buf, off, size);
3034                 return -EACCES;
3035         }
3036         /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for simplicity
3037          * since it requires corresponding support in Spectre masking for stack
3038          * ALU. See also retrieve_ptr_limit().
3039          */
3040         if (!env->bypass_spec_v1 && var_off) {
3041                 char tn_buf[48];
3042
3043                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3044                 verbose(env, "R%d variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
3045                                 ptr_regno, tn_buf);
3046                 return -EACCES;
3047         }
3048
3049         if (!var_off) {
3050                 off += reg->var_off.value;
3051                 err = check_stack_read_fixed_off(env, state, off, size,
3052                                                  dst_regno);
3053         } else {
3054                 /* Variable offset stack reads need more conservative handling
3055                  * than fixed offset ones. Note that dst_regno >= 0 on this
3056                  * branch.
3057                  */
3058                 err = check_stack_read_var_off(env, ptr_regno, off, size,
3059                                                dst_regno);
3060         }
3061         return err;
3062 }
3063
3064
3065 /* check_stack_write dispatches to check_stack_write_fixed_off or
3066  * check_stack_write_var_off.
3067  *
3068  * 'ptr_regno' is the register used as a pointer into the stack.
3069  * 'off' includes 'ptr_regno->off', but not its variable offset (if any).
3070  * 'value_regno' is the register whose value we're writing to the stack. It can
3071  * be -1, meaning that we're not writing from a register.
3072  *
3073  * The caller must ensure that the offset falls within the maximum stack size.
3074  */
3075 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
3076                              int ptr_regno, int off, int size,
3077                              int value_regno, int insn_idx)
3078 {
3079         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
3080         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3081         int err;
3082
3083         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3084                 off += reg->var_off.value;
3085                 err = check_stack_write_fixed_off(env, state, off, size,
3086                                                   value_regno, insn_idx);
3087         } else {
3088                 /* Variable offset stack reads need more conservative handling
3089                  * than fixed offset ones.
3090                  */
3091                 err = check_stack_write_var_off(env, state,
3092                                                 ptr_regno, off, size,
3093                                                 value_regno, insn_idx);
3094         }
3095         return err;
3096 }
3097
3098 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3099                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
3100 {
3101         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3102         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
3103         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
3104
3105         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
3106                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3107                         map->value_size, off, size);
3108                 return -EACCES;
3109         }
3110
3111         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
3112                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3113                         map->value_size, off, size);
3114                 return -EACCES;
3115         }
3116
3117         return 0;
3118 }
3119
3120 /* check read/write into memory region (e.g., map value, ringbuf sample, etc) */
3121 static int __check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3122                               int off, int size, u32 mem_size,
3123                               bool zero_size_allowed)
3124 {
3125         bool size_ok = size > 0 || (size == 0 && zero_size_allowed);
3126         struct bpf_reg_state *reg;
3127
3128         if (off >= 0 && size_ok && (u64)off + size <= mem_size)
3129                 return 0;
3130
3131         reg = &cur_regs(env)[regno];
3132         switch (reg->type) {
3133         case PTR_TO_MAP_KEY:
3134                 verbose(env, "invalid access to map key, key_size=%d off=%d size=%d\n",
3135                         mem_size, off, size);
3136                 break;
3137         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3138                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3139                         mem_size, off, size);
3140                 break;
3141         case PTR_TO_PACKET:
3142         case PTR_TO_PACKET_META:
3143         case PTR_TO_PACKET_END:
3144                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
3145                         off, size, regno, reg->id, off, mem_size);
3146                 break;
3147         case PTR_TO_MEM:
3148         default:
3149                 verbose(env, "invalid access to memory, mem_size=%u off=%d size=%d\n",
3150                         mem_size, off, size);
3151         }
3152
3153         return -EACCES;
3154 }
3155
3156 /* check read/write into a memory region with possible variable offset */
3157 static int check_mem_region_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3158                                    int off, int size, u32 mem_size,
3159                                    bool zero_size_allowed)
3160 {
3161         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3162         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3163         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
3164         int err;
3165
3166         /* We may have adjusted the register pointing to memory region, so we
3167          * need to try adding each of min_value and max_value to off
3168          * to make sure our theoretical access will be safe.
3169          */
3170         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
3171                 print_verifier_state(env, state);
3172
3173         /* The minimum value is only important with signed
3174          * comparisons where we can't assume the floor of a
3175          * value is 0.  If we are using signed variables for our
3176          * index'es we need to make sure that whatever we use
3177          * will have a set floor within our range.
3178          */
3179         if (reg->smin_value < 0 &&
3180             (reg->smin_value == S64_MIN ||
3181              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
3182               reg->smin_value + off < 0)) {
3183                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3184                         regno);
3185                 return -EACCES;
3186         }
3187         err = __check_mem_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
3188                                  mem_size, zero_size_allowed);
3189         if (err) {
3190                 verbose(env, "R%d min value is outside of the allowed memory range\n",
3191                         regno);
3192                 return err;
3193         }
3194
3195         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
3196          * sure we won't do bad things.
3197          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
3198          */
3199         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
3200                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any such access\n",
3201                         regno);
3202                 return -EACCES;
3203         }
3204         err = __check_mem_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
3205                                  mem_size, zero_size_allowed);
3206         if (err) {
3207                 verbose(env, "R%d max value is outside of the allowed memory range\n",
3208                         regno);
3209                 return err;
3210         }
3211
3212         return 0;
3213 }
3214
3215 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
3216 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3217                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
3218 {
3219         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3220         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3221         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
3222         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3223         int err;
3224
3225         err = check_mem_region_access(env, regno, off, size, map->value_size,
3226                                       zero_size_allowed);
3227         if (err)
3228                 return err;
3229
3230         if (map_value_has_spin_lock(map)) {
3231                 u32 lock = map->spin_lock_off;
3232
3233                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
3234                  * load/store reject this program.
3235                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
3236                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
3237                  */
3238                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
3239                      lock < reg->umax_value + off + size) {
3240                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
3241                         return -EACCES;
3242                 }
3243         }
3244         return err;
3245 }
3246
3247 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
3248
3249 static enum bpf_prog_type resolve_prog_type(struct bpf_prog *prog)
3250 {
3251         return prog->aux->dst_prog ? prog->aux->dst_prog->type : prog->type;
3252 }
3253
3254 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
3255                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
3256                                        enum bpf_access_type t)
3257 {
3258         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(env->prog);
3259
3260         switch (prog_type) {
3261         /* Program types only with direct read access go here! */
3262         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
3263         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
3264         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
3265         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
3266         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
3267         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3268                 if (t == BPF_WRITE)
3269                         return false;
3270                 fallthrough;
3271
3272         /* Program types with direct read + write access go here! */
3273         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3274         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3275         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
3276         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
3277         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
3278         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
3279                 if (meta)
3280                         return meta->pkt_access;
3281
3282                 env->seen_direct_write = true;
3283                 return true;
3284
3285         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
3286                 if (t == BPF_WRITE)
3287                         env->seen_direct_write = true;
3288
3289                 return true;
3290
3291         default:
3292                 return false;
3293         }
3294 }
3295
3296 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
3297                                int size, bool zero_size_allowed)
3298 {
3299         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3300         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3301         int err;
3302
3303         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
3304          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
3305          * offset.
3306          */
3307
3308         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
3309          * detail to prove they're safe.
3310          */
3311         if (reg->smin_value < 0) {
3312                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3313                         regno);
3314                 return -EACCES;
3315         }
3316
3317         err = reg->range < 0 ? -EINVAL :
3318               __check_mem_access(env, regno, off, size, reg->range,
3319                                  zero_size_allowed);
3320         if (err) {
3321                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
3322                 return err;
3323         }
3324
3325         /* __check_mem_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
3326          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
3327          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
3328          * that __check_mem_access would have rejected this pkt access.
3329          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
3330          */
3331         env->prog->aux->max_pkt_offset =
3332                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
3333                       off + reg->umax_value + size - 1);
3334
3335         return err;
3336 }
3337
3338 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
3339 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
3340                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type,
3341                             struct btf **btf, u32 *btf_id)
3342 {
3343         struct bpf_insn_access_aux info = {
3344                 .reg_type = *reg_type,
3345                 .log = &env->log,
3346         };
3347
3348         if (env->ops->is_valid_access &&
3349             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
3350                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
3351                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
3352                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
3353                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
3354                  * will only allow for whole field access and rejects any other
3355                  * type of narrower access.
3356                  */
3357                 *reg_type = info.reg_type;
3358
3359                 if (*reg_type == PTR_TO_BTF_ID || *reg_type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL) {
3360                         *btf = info.btf;
3361                         *btf_id = info.btf_id;
3362                 } else {
3363                         env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
3364                 }
3365                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
3366                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
3367                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
3368                 return 0;
3369         }
3370
3371         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
3372         return -EACCES;
3373 }
3374
3375 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
3376                                   int size)
3377 {
3378         if (size < 0 || off < 0 ||
3379             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
3380                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
3381                         off, size);
3382                 return -EACCES;
3383         }
3384         return 0;
3385 }
3386
3387 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
3388                              u32 regno, int off, int size,
3389                              enum bpf_access_type t)
3390 {
3391         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3392         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3393         struct bpf_insn_access_aux info = {};
3394         bool valid;
3395
3396         if (reg->smin_value < 0) {
3397                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3398                         regno);
3399                 return -EACCES;
3400         }
3401
3402         switch (reg->type) {
3403         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3404                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
3405                 break;
3406         case PTR_TO_SOCKET:
3407                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3408                 break;
3409         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3410                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3411                 break;
3412         case PTR_TO_XDP_SOCK:
3413                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3414                 break;
3415         default:
3416                 valid = false;
3417         }
3418
3419
3420         if (valid) {
3421                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
3422                         info.ctx_field_size;
3423                 return 0;
3424         }
3425
3426         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
3427                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
3428
3429         return -EACCES;
3430 }
3431
3432 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3433 {
3434         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
3435 }
3436
3437 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3438 {
3439         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3440
3441         return reg->type == PTR_TO_CTX;
3442 }
3443
3444 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3445 {
3446         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3447
3448         return type_is_sk_pointer(reg->type);
3449 }
3450
3451 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3452 {
3453         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3454
3455         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
3456 }
3457
3458 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3459 {
3460         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3461
3462         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
3463         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
3464 }
3465
3466 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3467                                    const struct bpf_reg_state *reg,
3468                                    int off, int size, bool strict)
3469 {
3470         struct tnum reg_off;
3471         int ip_align;
3472
3473         /* Byte size accesses are always allowed. */
3474         if (!strict || size == 1)
3475                 return 0;
3476
3477         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
3478          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
3479          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
3480          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
3481          * to this code only in strict mode where we want to emulate
3482          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
3483          * unconditional IP align value of '2'.
3484          */
3485         ip_align = 2;
3486
3487         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
3488         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
3489                 char tn_buf[48];
3490
3491                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3492                 verbose(env,
3493                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
3494                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
3495                 return -EACCES;
3496         }
3497
3498         return 0;
3499 }
3500
3501 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3502                                        const struct bpf_reg_state *reg,
3503                                        const char *pointer_desc,
3504                                        int off, int size, bool strict)
3505 {
3506         struct tnum reg_off;
3507
3508         /* Byte size accesses are always allowed. */
3509         if (!strict || size == 1)
3510                 return 0;
3511
3512         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
3513         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
3514                 char tn_buf[48];
3515
3516                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3517                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
3518                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
3519                 return -EACCES;
3520         }
3521
3522         return 0;
3523 }
3524
3525 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3526                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
3527                                int size, bool strict_alignment_once)
3528 {
3529         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
3530         const char *pointer_desc = "";
3531
3532         switch (reg->type) {
3533         case PTR_TO_PACKET:
3534         case PTR_TO_PACKET_META:
3535                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
3536                  * right in front, treat it the very same way.
3537                  */
3538                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
3539         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
3540                 pointer_desc = "flow keys ";
3541                 break;
3542         case PTR_TO_MAP_KEY:
3543                 pointer_desc = "key ";
3544                 break;
3545         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3546                 pointer_desc = "value ";
3547                 break;
3548         case PTR_TO_CTX:
3549                 pointer_desc = "context ";
3550                 break;
3551         case PTR_TO_STACK:
3552                 pointer_desc = "stack ";
3553                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write_fixed_off()
3554                  * and check_stack_read_fixed_off() relies on stack accesses being
3555                  * aligned.
3556                  */
3557                 strict = true;
3558                 break;
3559         case PTR_TO_SOCKET:
3560                 pointer_desc = "sock ";
3561                 break;
3562         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3563                 pointer_desc = "sock_common ";
3564                 break;
3565         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3566                 pointer_desc = "tcp_sock ";
3567                 break;
3568         case PTR_TO_XDP_SOCK:
3569                 pointer_desc = "xdp_sock ";
3570                 break;
3571         default:
3572                 break;
3573         }
3574         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
3575                                            strict);
3576 }
3577
3578 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
3579                               const struct bpf_func_state *func,
3580                               int off)
3581 {
3582         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
3583
3584         if (stack >= -off)
3585                 return 0;
3586
3587         /* update known max for given subprogram */
3588         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
3589         return 0;
3590 }
3591
3592 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
3593  * and recursively walk all callees that given function can call.
3594  * Ignore jump and exit insns.
3595  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
3596  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
3597  */
3598 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
3599 {
3600         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
3601         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
3602         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3603         bool tail_call_reachable = false;
3604         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
3605         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
3606         int j;
3607
3608 process_func:
3609         /* protect against potential stack overflow that might happen when
3610          * bpf2bpf calls get combined with tailcalls. Limit the caller's stack
3611          * depth for such case down to 256 so that the worst case scenario
3612          * would result in 8k stack size (32 which is tailcall limit * 256 =
3613          * 8k).
3614          *
3615          * To get the idea what might happen, see an example:
3616          * func1 -> sub rsp, 128
3617          *  subfunc1 -> sub rsp, 256
3618          *  tailcall1 -> add rsp, 256
3619          *   func2 -> sub rsp, 192 (total stack size = 128 + 192 = 320)
3620          *   subfunc2 -> sub rsp, 64
3621          *   subfunc22 -> sub rsp, 128
3622          *   tailcall2 -> add rsp, 128
3623          *    func3 -> sub rsp, 32 (total stack size 128 + 192 + 64 + 32 = 416)
3624          *
3625          * tailcall will unwind the current stack frame but it will not get rid
3626          * of caller's stack as shown on the example above.
3627          */
3628         if (idx && subprog[idx].has_tail_call && depth >= 256) {
3629                 verbose(env,
3630                         "tail_calls are not allowed when call stack of previous frames is %d bytes. Too large\n",
3631                         depth);
3632                 return -EACCES;
3633         }
3634         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
3635          * of interpreter stack size
3636          */
3637         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
3638         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
3639                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
3640                         frame + 1, depth);
3641                 return -EACCES;
3642         }
3643 continue_func:
3644         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
3645         for (; i < subprog_end; i++) {
3646                 if (!bpf_pseudo_call(insn + i) && !bpf_pseudo_func(insn + i))
3647                         continue;
3648                 /* remember insn and function to return to */
3649                 ret_insn[frame] = i + 1;
3650                 ret_prog[frame] = idx;
3651
3652                 /* find the callee */
3653                 i = i + insn[i].imm + 1;
3654                 idx = find_subprog(env, i);
3655                 if (idx < 0) {
3656                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3657                                   i);
3658                         return -EFAULT;
3659                 }
3660
3661                 if (subprog[idx].has_tail_call)
3662                         tail_call_reachable = true;
3663
3664                 frame++;
3665                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
3666                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
3667                                 frame);
3668                         return -E2BIG;
3669                 }
3670                 goto process_func;
3671         }
3672         /* if tail call got detected across bpf2bpf calls then mark each of the
3673          * currently present subprog frames as tail call reachable subprogs;
3674          * this info will be utilized by JIT so that we will be preserving the
3675          * tail call counter throughout bpf2bpf calls combined with tailcalls
3676          */
3677         if (tail_call_reachable)
3678                 for (j = 0; j < frame; j++)
3679                         subprog[ret_prog[j]].tail_call_reachable = true;
3680         if (subprog[0].tail_call_reachable)
3681                 env->prog->aux->tail_call_reachable = true;
3682
3683         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
3684          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
3685          */
3686         if (frame == 0)
3687                 return 0;
3688         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
3689         frame--;
3690         i = ret_insn[frame];
3691         idx = ret_prog[frame];
3692         goto continue_func;
3693 }
3694
3695 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
3696 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
3697                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
3698 {
3699         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
3700
3701         subprog = find_subprog(env, start);
3702         if (subprog < 0) {
3703                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3704                           start);
3705                 return -EFAULT;
3706         }
3707         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
3708 }
3709 #endif
3710
3711 int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
3712                   const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
3713 {
3714         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
3715          * its original, unmodified form.
3716          */
3717
3718         if (reg->off) {
3719                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
3720                         regno, reg->off);
3721                 return -EACCES;
3722         }
3723
3724         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3725                 char tn_buf[48];
3726
3727                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3728                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
3729                 return -EACCES;
3730         }
3731
3732         return 0;
3733 }
3734
3735 static int __check_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3736                                  const char *buf_info,
3737                                  const struct bpf_reg_state *reg,
3738                                  int regno, int off, int size)
3739 {
3740         if (off < 0) {
3741                 verbose(env,
3742                         "R%d invalid %s buffer access: off=%d, size=%d\n",
3743                         regno, buf_info, off, size);
3744                 return -EACCES;
3745         }
3746         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3747                 char tn_buf[48];
3748
3749                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3750                 verbose(env,
3751                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s\n",
3752                         regno, off, tn_buf);
3753                 return -EACCES;
3754         }
3755
3756         return 0;
3757 }
3758
3759 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3760                                   const struct bpf_reg_state *reg,
3761                                   int regno, int off, int size)
3762 {
3763         int err;
3764
3765         err = __check_buffer_access(env, "tracepoint", reg, regno, off, size);
3766         if (err)
3767                 return err;
3768
3769         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
3770                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
3771
3772         return 0;
3773 }
3774
3775 static int check_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3776                                const struct bpf_reg_state *reg,
3777                                int regno, int off, int size,
3778                                bool zero_size_allowed,
3779                                const char *buf_info,
3780                                u32 *max_access)
3781 {
3782         int err;
3783
3784         err = __check_buffer_access(env, buf_info, reg, regno, off, size);
3785         if (err)
3786                 return err;
3787
3788         if (off + size > *max_access)
3789                 *max_access = off + size;
3790
3791         return 0;
3792 }
3793
3794 /* BPF architecture zero extends alu32 ops into 64-bit registesr */
3795 static void zext_32_to_64(struct bpf_reg_state *reg)
3796 {
3797         reg->var_off = tnum_subreg(reg->var_off);
3798         __reg_assign_32_into_64(reg);
3799 }
3800
3801 /* truncate register to smaller size (in bytes)
3802  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
3803  */
3804 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
3805 {
3806         u64 mask;
3807
3808         /* clear high bits in bit representation */
3809         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
3810
3811         /* fix arithmetic bounds */
3812         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
3813         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
3814                 reg->umin_value &= mask;
3815                 reg->umax_value &= mask;
3816         } else {
3817                 reg->umin_value = 0;
3818                 reg->umax_value = mask;
3819         }
3820         reg->smin_value = reg->umin_value;
3821         reg->smax_value = reg->umax_value;
3822
3823         /* If size is smaller than 32bit register the 32bit register
3824          * values are also truncated so we push 64-bit bounds into
3825          * 32-bit bounds. Above were truncated < 32-bits already.
3826          */
3827         if (size >= 4)
3828                 return;
3829         __reg_combine_64_into_32(reg);
3830 }
3831
3832 static bool bpf_map_is_rdonly(const struct bpf_map *map)
3833 {
3834         return (map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) && map->frozen;
3835 }
3836
3837 static int bpf_map_direct_read(struct bpf_map *map, int off, int size, u64 *val)
3838 {
3839         void *ptr;
3840         u64 addr;
3841         int err;
3842
3843         err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
3844         if (err)
3845                 return err;
3846         ptr = (void *)(long)addr + off;
3847
3848         switch (size) {
3849         case sizeof(u8):
3850                 *val = (u64)*(u8 *)ptr;
3851                 break;
3852         case sizeof(u16):
3853                 *val = (u64)*(u16 *)ptr;
3854                 break;
3855         case sizeof(u32):
3856                 *val = (u64)*(u32 *)ptr;
3857                 break;
3858         case sizeof(u64):
3859                 *val = *(u64 *)ptr;
3860                 break;
3861         default:
3862                 return -EINVAL;
3863         }
3864         return 0;
3865 }
3866
3867 static int check_ptr_to_btf_access(struct bpf_verifier_env *env,
3868                                    struct bpf_reg_state *regs,
3869                                    int regno, int off, int size,
3870                                    enum bpf_access_type atype,
3871                                    int value_regno)
3872 {
3873         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3874         const struct btf_type *t = btf_type_by_id(reg->btf, reg->btf_id);
3875         const char *tname = btf_name_by_offset(reg->btf, t->name_off);
3876         u32 btf_id;
3877         int ret;
3878
3879         if (off < 0) {
3880                 verbose(env,
3881                         "R%d is ptr_%s invalid negative access: off=%d\n",
3882                         regno, tname, off);
3883                 return -EACCES;
3884         }
3885         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3886                 char tn_buf[48];
3887
3888                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3889                 verbose(env,
3890                         "R%d is ptr_%s invalid variable offset: off=%d, var_off=%s\n",
3891                         regno, tname, off, tn_buf);
3892                 return -EACCES;
3893         }
3894
3895         if (env->ops->btf_struct_access) {
3896                 ret = env->ops->btf_struct_access(&env->log, reg->btf, t,
3897                                                   off, size, atype, &btf_id);
3898         } else {
3899                 if (atype != BPF_READ) {
3900                         verbose(env, "only read is supported\n");
3901                         return -EACCES;
3902                 }
3903
3904                 ret = btf_struct_access(&env->log, reg->btf, t, off, size,
3905                                         atype, &btf_id);
3906         }
3907
3908         if (ret < 0)
3909                 return ret;
3910
3911         if (atype == BPF_READ && value_regno >= 0)
3912                 mark_btf_ld_reg(env, regs, value_regno, ret, reg->btf, btf_id);
3913
3914         return 0;
3915 }
3916
3917 static int check_ptr_to_map_access(struct bpf_verifier_env *env,
3918                                    struct bpf_reg_state *regs,
3919                                    int regno, int off, int size,
3920                                    enum bpf_access_type atype,
3921                                    int value_regno)
3922 {
3923         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3924         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3925         const struct btf_type *t;
3926         const char *tname;
3927         u32 btf_id;
3928         int ret;
3929
3930         if (!btf_vmlinux) {
3931                 verbose(env, "map_ptr access not supported without CONFIG_DEBUG_INFO_BTF\n");
3932                 return -ENOTSUPP;
3933         }
3934
3935         if (!map->ops->map_btf_id || !*map->ops->map_btf_id) {
3936                 verbose(env, "map_ptr access not supported for map type %d\n",
3937                         map->map_type);
3938                 return -ENOTSUPP;
3939         }
3940
3941         t = btf_type_by_id(btf_vmlinux, *map->ops->map_btf_id);
3942         tname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, t->name_off);
3943
3944         if (!env->allow_ptr_to_map_access) {
3945                 verbose(env,
3946                         "%s access is allowed only to CAP_PERFMON and CAP_SYS_ADMIN\n",
3947                         tname);
3948                 return -EPERM;
3949         }
3950
3951         if (off < 0) {
3952                 verbose(env, "R%d is %s invalid negative access: off=%d\n",
3953                         regno, tname, off);
3954                 return -EACCES;
3955         }
3956
3957         if (atype != BPF_READ) {
3958                 verbose(env, "only read from %s is supported\n", tname);
3959                 return -EACCES;
3960         }
3961
3962         ret = btf_struct_access(&env->log, btf_vmlinux, t, off, size, atype, &btf_id);
3963         if (ret < 0)
3964                 return ret;
3965
3966         if (value_regno >= 0)
3967                 mark_btf_ld_reg(env, regs, value_regno, ret, btf_vmlinux, btf_id);
3968
3969         return 0;
3970 }
3971
3972 /* Check that the stack access at the given offset is within bounds. The
3973  * maximum valid offset is -1.
3974  *
3975  * The minimum valid offset is -MAX_BPF_STACK for writes, and
3976  * -state->allocated_stack for reads.
3977  */
3978 static int check_stack_slot_within_bounds(int off,
3979                                           struct bpf_func_state *state,
3980                                           enum bpf_access_type t)
3981 {
3982         int min_valid_off;
3983
3984         if (t == BPF_WRITE)
3985                 min_valid_off = -MAX_BPF_STACK;
3986         else
3987                 min_valid_off = -state->allocated_stack;
3988
3989         if (off < min_valid_off || off > -1)
3990                 return -EACCES;
3991         return 0;
3992 }
3993
3994 /* Check that the stack access at 'regno + off' falls within the maximum stack
3995  * bounds.
3996  *
3997  * 'off' includes `regno->offset`, but not its dynamic part (if any).
3998  */
3999 static int check_stack_access_within_bounds(
4000                 struct bpf_verifier_env *env,
4001                 int regno, int off, int access_size,
4002                 enum stack_access_src src, enum bpf_access_type type)
4003 {
4004         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4005         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
4006         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
4007         int min_off, max_off;
4008         int err;
4009         char *err_extra;
4010
4011         if (src == ACCESS_HELPER)
4012                 /* We don't know if helpers are reading or writing (or both). */
4013                 err_extra = " indirect access to";
4014         else if (type == BPF_READ)
4015                 err_extra = " read from";
4016         else
4017                 err_extra = " write to";
4018
4019         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4020                 min_off = reg->var_off.value + off;
4021                 if (access_size > 0)
4022                         max_off = min_off + access_size - 1;
4023                 else
4024                         max_off = min_off;
4025         } else {
4026                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
4027                     reg->smin_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4028                         verbose(env, "invalid unbounded variable-offset%s stack R%d\n",
4029                                 err_extra, regno);
4030                         return -EACCES;
4031                 }
4032                 min_off = reg->smin_value + off;
4033                 if (access_size > 0)
4034                         max_off = reg->smax_value + off + access_size - 1;
4035                 else
4036                         max_off = min_off;
4037         }
4038
4039         err = check_stack_slot_within_bounds(min_off, state, type);
4040         if (!err)
4041                 err = check_stack_slot_within_bounds(max_off, state, type);
4042
4043         if (err) {
4044                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4045                         verbose(env, "invalid%s stack R%d off=%d size=%d\n",
4046                                 err_extra, regno, off, access_size);
4047                 } else {
4048                         char tn_buf[48];
4049
4050                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4051                         verbose(env, "invalid variable-offset%s stack R%d var_off=%s size=%d\n",
4052                                 err_extra, regno, tn_buf, access_size);
4053                 }
4054         }
4055         return err;
4056 }
4057
4058 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
4059  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
4060  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
4061  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
4062  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
4063  */
4064 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
4065                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
4066                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
4067 {
4068         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4069         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
4070         struct bpf_func_state *state;
4071         int size, err = 0;
4072
4073         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
4074         if (size < 0)
4075                 return size;
4076
4077         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
4078         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
4079         if (err)
4080                 return err;
4081
4082         /* for access checks, reg->off is just part of off */
4083         off += reg->off;
4084
4085         if (reg->type == PTR_TO_MAP_KEY) {
4086                 if (t == BPF_WRITE) {
4087                         verbose(env, "write to change key R%d not allowed\n", regno);
4088                         return -EACCES;
4089                 }
4090
4091                 err = check_mem_region_access(env, regno, off, size,
4092                                               reg->map_ptr->key_size, false);
4093                 if (err)
4094                         return err;
4095                 if (value_regno >= 0)
4096                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4097         } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
4098                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4099                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4100                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
4101                         return -EACCES;
4102                 }
4103                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
4104                 if (err)
4105                         return err;
4106                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
4107                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
4108                         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4109
4110                         /* if map is read-only, track its contents as scalars */
4111                         if (tnum_is_const(reg->var_off) &&
4112                             bpf_map_is_rdonly(map) &&
4113                             map->ops->map_direct_value_addr) {
4114                                 int map_off = off + reg->var_off.value;
4115                                 u64 val = 0;
4116
4117                                 err = bpf_map_direct_read(map, map_off, size,
4118                                                           &val);
4119                                 if (err)
4120                                         return err;
4121
4122                                 regs[value_regno].type = SCALAR_VALUE;
4123                                 __mark_reg_known(&regs[value_regno], val);
4124                         } else {
4125                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4126                         }
4127                 }
4128         } else if (reg->type == PTR_TO_MEM) {
4129                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4130                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4131                         verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", value_regno);
4132                         return -EACCES;
4133                 }
4134                 err = check_mem_region_access(env, regno, off, size,
4135                                               reg->mem_size, false);
4136                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4137                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4138         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
4139                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
4140                 struct btf *btf = NULL;
4141                 u32 btf_id = 0;
4142
4143                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4144                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4145                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
4146                         return -EACCES;
4147                 }
4148
4149                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
4150                 if (err < 0)
4151                         return err;
4152
4153                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type, &btf, &btf_id);
4154                 if (err)
4155                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
4156                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
4157                         /* ctx access returns either a scalar, or a
4158                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
4159                          * case, we know the offset is zero.
4160                          */
4161                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
4162                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4163                         } else {
4164                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
4165                                                     value_regno);
4166                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
4167                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
4168                                 /* A load of ctx field could have different
4169                                  * actual load size with the one encoded in the
4170                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
4171                                  * a sub-register.
4172                                  */
4173                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4174                                 if (reg_type == PTR_TO_BTF_ID ||
4175                                     reg_type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL) {
4176                                         regs[value_regno].btf = btf;
4177                                         regs[value_regno].btf_id = btf_id;
4178                                 }
4179                         }
4180                         regs[value_regno].type = reg_type;
4181                 }
4182
4183         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
4184                 /* Basic bounds checks. */
4185                 err = check_stack_access_within_bounds(env, regno, off, size, ACCESS_DIRECT, t);
4186                 if (err)
4187                         return err;
4188
4189                 state = func(env, reg);
4190                 err = update_stack_depth(env, state, off);
4191                 if (err)
4192                         return err;
4193
4194                 if (t == BPF_READ)
4195                         err = check_stack_read(env, regno, off, size,
4196                                                value_regno);
4197                 else
4198                         err = check_stack_write(env, regno, off, size,
4199                                                 value_regno, insn_idx);
4200         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
4201                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
4202                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
4203                         return -EACCES;
4204                 }
4205                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4206                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4207                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
4208                                 value_regno);
4209                         return -EACCES;
4210                 }
4211                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
4212                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4213                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4214         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
4215                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4216                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4217                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
4218                                 value_regno);
4219                         return -EACCES;
4220                 }
4221
4222                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
4223                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4224                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4225         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
4226                 if (t == BPF_WRITE) {
4227                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
4228                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
4229                         return -EACCES;
4230                 }
4231                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
4232                 if (!err && value_regno >= 0)
4233                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4234         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
4235                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
4236                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4237                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4238         } else if (reg->type == PTR_TO_BTF_ID) {
4239                 err = check_ptr_to_btf_access(env, regs, regno, off, size, t,
4240                                               value_regno);
4241         } else if (reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
4242                 err = check_ptr_to_map_access(env, regs, regno, off, size, t,
4243                                               value_regno);
4244         } else if (reg->type == PTR_TO_RDONLY_BUF) {
4245                 if (t == BPF_WRITE) {
4246                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
4247                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
4248                         return -EACCES;
4249                 }
4250                 err = check_buffer_access(env, reg, regno, off, size, false,
4251                                           "rdonly",
4252                                           &env->prog->aux->max_rdonly_access);
4253                 if (!err && value_regno >= 0)
4254                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4255         } else if (reg->type == PTR_TO_RDWR_BUF) {
4256                 err = check_buffer_access(env, reg, regno, off, size, false,
4257                                           "rdwr",
4258                                           &env->prog->aux->max_rdwr_access);
4259                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4260                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4261         } else {
4262                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
4263                         reg_type_str[reg->type]);
4264                 return -EACCES;
4265         }
4266
4267         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
4268             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
4269                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
4270                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
4271         }
4272         return err;
4273 }
4274
4275 static int check_atomic(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
4276 {
4277         int load_reg;
4278         int err;
4279
4280         switch (insn->imm) {
4281         case BPF_ADD:
4282         case BPF_ADD | BPF_FETCH:
4283         case BPF_AND:
4284         case BPF_AND | BPF_FETCH:
4285         case BPF_OR:
4286         case BPF_OR | BPF_FETCH:
4287         case BPF_XOR:
4288         case BPF_XOR | BPF_FETCH:
4289         case BPF_XCHG:
4290         case BPF_CMPXCHG:
4291                 break;
4292         default:
4293                 verbose(env, "BPF_ATOMIC uses invalid atomic opcode %02x\n", insn->imm);
4294                 return -EINVAL;
4295         }
4296
4297         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
4298                 verbose(env, "invalid atomic operand size\n");
4299                 return -EINVAL;
4300         }
4301
4302         /* check src1 operand */
4303         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4304         if (err)
4305                 return err;
4306
4307         /* check src2 operand */
4308         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4309         if (err)
4310                 return err;
4311
4312         if (insn->imm == BPF_CMPXCHG) {
4313                 /* Check comparison of R0 with memory location */
4314                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
4315                 if (err)
4316                         return err;
4317         }
4318
4319         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4320                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
4321                 return -EACCES;
4322         }
4323
4324         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
4325             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
4326             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
4327             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
4328                 verbose(env, "BPF_ATOMIC stores into R%d %s is not allowed\n",
4329                         insn->dst_reg,
4330                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
4331                 return -EACCES;
4332         }
4333
4334         if (insn->imm & BPF_FETCH) {
4335                 if (insn->imm == BPF_CMPXCHG)
4336                         load_reg = BPF_REG_0;
4337                 else
4338                         load_reg = insn->src_reg;
4339
4340                 /* check and record load of old value */
4341                 err = check_reg_arg(env, load_reg, DST_OP);
4342                 if (err)
4343                         return err;
4344         } else {
4345                 /* This instruction accesses a memory location but doesn't
4346                  * actually load it into a register.
4347                  */
4348                 load_reg = -1;
4349         }
4350
4351         /* check whether we can read the memory */
4352         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4353                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, load_reg, true);
4354         if (err)
4355                 return err;
4356
4357         /* check whether we can write into the same memory */
4358         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4359                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
4360         if (err)
4361                 return err;
4362
4363         return 0;
4364 }
4365
4366 /* When register 'regno' is used to read the stack (either directly or through
4367  * a helper function) make sure that it's within stack boundary and, depending
4368  * on the access type, that all elements of the stack are initialized.
4369  *
4370  * 'off' includes 'regno->off', but not its dynamic part (if any).
4371  *
4372  * All registers that have been spilled on the stack in the slots within the
4373  * read offsets are marked as read.
4374  */
4375 static int check_stack_range_initialized(
4376                 struct bpf_verifier_env *env, int regno, int off,
4377                 int access_size, bool zero_size_allowed,
4378                 enum stack_access_src type, struct bpf_call_arg_meta *meta)
4379 {
4380         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
4381         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
4382         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
4383         char *err_extra = type == ACCESS_HELPER ? " indirect" : "";
4384         enum bpf_access_type bounds_check_type;
4385         /* Some accesses can write anything into the stack, others are
4386          * read-only.
4387          */
4388         bool clobber = false;
4389
4390         if (access_size == 0 && !zero_size_allowed) {
4391                 verbose(env, "invalid zero-sized read\n");
4392                 return -EACCES;
4393         }
4394
4395         if (type == ACCESS_HELPER) {
4396                 /* The bounds checks for writes are more permissive than for
4397                  * reads. However, if raw_mode is not set, we'll do extra
4398                  * checks below.
4399                  */
4400                 bounds_check_type = BPF_WRITE;
4401                 clobber = true;
4402         } else {
4403                 bounds_check_type = BPF_READ;
4404         }
4405         err = check_stack_access_within_bounds(env, regno, off, access_size,
4406                                                type, bounds_check_type);
4407         if (err)
4408                 return err;
4409
4410
4411         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4412                 min_off = max_off = reg->var_off.value + off;
4413         } else {
4414                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
4415                  * simplicity since it requires corresponding support in
4416                  * Spectre masking for stack ALU.
4417                  * See also retrieve_ptr_limit().
4418                  */
4419                 if (!env->bypass_spec_v1) {
4420                         char tn_buf[48];
4421
4422                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4423                         verbose(env, "R%d%s variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
4424                                 regno, err_extra, tn_buf);
4425                         return -EACCES;
4426                 }
4427                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
4428                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
4429                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
4430                  * helper return since specific bounds are unknown what may
4431                  * cause uninitialized stack leaking.
4432                  */
4433                 if (meta && meta->raw_mode)
4434                         meta = NULL;
4435
4436                 min_off = reg->smin_value + off;
4437                 max_off = reg->smax_value + off;
4438         }
4439
4440         if (meta && meta->raw_mode) {
4441                 meta->access_size = access_size;
4442                 meta->regno = regno;
4443                 return 0;
4444         }
4445
4446         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
4447                 u8 *stype;
4448
4449                 slot = -i - 1;
4450                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
4451                 if (state->allocated_stack <= slot)
4452                         goto err;
4453                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
4454                 if (*stype == STACK_MISC)
4455                         goto mark;
4456                 if (*stype == STACK_ZERO) {
4457                         if (clobber) {
4458                                 /* helper can write anything into the stack */
4459                                 *stype = STACK_MISC;
4460                         }
4461                         goto mark;
4462                 }
4463
4464                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
4465                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == PTR_TO_BTF_ID)
4466                         goto mark;
4467
4468                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
4469                     (state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE ||
4470                      env->allow_ptr_leaks)) {
4471                         if (clobber) {
4472                                 __mark_reg_unknown(env, &state->stack[spi].spilled_ptr);
4473                                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
4474                                         state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
4475                         }
4476                         goto mark;
4477                 }
4478
4479 err:
4480                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4481                         verbose(env, "invalid%s read from stack R%d off %d+%d size %d\n",
4482                                 err_extra, regno, min_off, i - min_off, access_size);
4483                 } else {
4484                         char tn_buf[48];
4485
4486                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4487                         verbose(env, "invalid%s read from stack R%d var_off %s+%d size %d\n",
4488                                 err_extra, regno, tn_buf, i - min_off, access_size);
4489                 }
4490                 return -EACCES;
4491 mark:
4492                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
4493                  * the whole slot to be marked as 'read'
4494                  */
4495                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
4496                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
4497                               REG_LIVE_READ64);
4498         }
4499         return update_stack_depth(env, state, min_off);
4500 }
4501
4502 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4503                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
4504                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
4505 {
4506         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4507
4508         switch (reg->type) {
4509         case PTR_TO_PACKET:
4510         case PTR_TO_PACKET_META:
4511                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
4512                                            zero_size_allowed);
4513         case PTR_TO_MAP_KEY:
4514                 return check_mem_region_access(env, regno, reg->off, access_size,
4515                                                reg->map_ptr->key_size, false);
4516         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4517                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
4518                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
4519                                           BPF_READ))
4520                         return -EACCES;
4521                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
4522                                         zero_size_allowed);
4523         case PTR_TO_MEM:
4524                 return check_mem_region_access(env, regno, reg->off,
4525                                                access_size, reg->mem_size,
4526                                                zero_size_allowed);
4527         case PTR_TO_RDONLY_BUF:
4528                 if (meta && meta->raw_mode)
4529                         return -EACCES;
4530                 return check_buffer_access(env, reg, regno, reg->off,
4531                                            access_size, zero_size_allowed,
4532                                            "rdonly",
4533                                            &env->prog->aux->max_rdonly_access);
4534         case PTR_TO_RDWR_BUF:
4535                 return check_buffer_access(env, reg, regno, reg->off,
4536                                            access_size, zero_size_allowed,
4537                                            "rdwr",
4538                                            &env->prog->aux->max_rdwr_access);
4539         case PTR_TO_STACK:
4540                 return check_stack_range_initialized(
4541                                 env,
4542                                 regno, reg->off, access_size,
4543                                 zero_size_allowed, ACCESS_HELPER, meta);
4544         default: /* scalar_value or invalid ptr */
4545                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
4546                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
4547                     register_is_null(reg))
4548                         return 0;
4549
4550                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
4551                         reg_type_str[reg->type],
4552                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
4553                 return -EACCES;
4554         }
4555 }
4556
4557 int check_mem_reg(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_reg_state *reg,
4558                    u32 regno, u32 mem_size)
4559 {
4560         if (register_is_null(reg))
4561                 return 0;
4562
4563         if (reg_type_may_be_null(reg->type)) {
4564                 /* Assuming that the register contains a value check if the memory
4565                  * access is safe. Temporarily save and restore the register's state as
4566                  * the conversion shouldn't be visible to a caller.
4567                  */
4568                 const struct bpf_reg_state saved_reg = *reg;
4569                 int rv;
4570
4571                 mark_ptr_not_null_reg(reg);
4572                 rv = check_helper_mem_access(env, regno, mem_size, true, NULL);
4573                 *reg = saved_reg;
4574                 return rv;
4575         }
4576
4577         return check_helper_mem_access(env, regno, mem_size, true, NULL);
4578 }
4579
4580 /* Implementation details:
4581  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
4582  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
4583  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
4584  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
4585  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
4586  * address of the map element.
4587  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
4588  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
4589  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
4590  * point to different bpf_spin_locks.
4591  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
4592  * dead-locks.
4593  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
4594  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
4595  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
4596  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
4597  * and clears it after bpf_spin_unlock.
4598  */
4599 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4600                              bool is_lock)
4601 {
4602         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4603         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
4604         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
4605         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4606         u64 val = reg->var_off.value;
4607
4608         if (!is_const) {
4609                 verbose(env,
4610                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
4611                         regno);
4612                 return -EINVAL;
4613         }
4614         if (!map->btf) {
4615                 verbose(env,
4616                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
4617                         map->name);
4618                 return -EINVAL;
4619         }
4620         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
4621                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
4622                         verbose(env,
4623                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
4624                                 map->name);
4625                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
4626                         verbose(env,
4627                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
4628                                 map->name);
4629                 else
4630                         verbose(env,
4631                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
4632                                 map->name);
4633                 return -EINVAL;
4634         }
4635         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
4636                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
4637                         val + reg->off);
4638                 return -EINVAL;
4639         }
4640         if (is_lock) {
4641                 if (cur->active_spin_lock) {
4642                         verbose(env,
4643                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
4644                         return -EINVAL;
4645                 }
4646                 cur->active_spin_lock = reg->id;
4647         } else {
4648                 if (!cur->active_spin_lock) {
4649                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
4650                         return -EINVAL;
4651                 }
4652                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
4653                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
4654                         return -EINVAL;
4655                 }
4656                 cur->active_spin_lock = 0;
4657         }
4658         return 0;
4659 }
4660
4661 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
4662 {
4663         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
4664                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
4665                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
4666 }
4667
4668 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
4669 {
4670         return type == ARG_CONST_SIZE ||
4671                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
4672 }
4673
4674 static bool arg_type_is_alloc_size(enum bpf_arg_type type)
4675 {
4676         return type == ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO;
4677 }
4678
4679 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
4680 {
4681         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
4682                type == ARG_PTR_TO_LONG;
4683 }
4684
4685 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
4686 {
4687         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
4688                 return sizeof(u32);
4689         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
4690                 return sizeof(u64);
4691
4692         return -EINVAL;
4693 }
4694
4695 static int resolve_map_arg_type(struct bpf_verifier_env *env,
4696                                  const struct bpf_call_arg_meta *meta,
4697                                  enum bpf_arg_type *arg_type)
4698 {
4699         if (!meta->map_ptr) {
4700                 /* kernel subsystem misconfigured verifier */
4701                 verbose(env, "invalid map_ptr to access map->type\n");
4702                 return -EACCES;
4703         }
4704
4705         switch (meta->map_ptr->map_type) {
4706         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
4707         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
4708                 if (*arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4709                         *arg_type = ARG_PTR_TO_BTF_ID_SOCK_COMMON;
4710                 } else {
4711                         verbose(env, "invalid arg_type for sockmap/sockhash\n");
4712                         return -EINVAL;
4713                 }
4714                 break;
4715
4716         default:
4717                 break;
4718         }
4719         return 0;
4720 }
4721
4722 struct bpf_reg_types {
4723         const enum bpf_reg_type types[10];
4724         u32 *btf_id;
4725 };
4726
4727 static const struct bpf_reg_types map_key_value_types = {
4728         .types = {
4729                 PTR_TO_STACK,
4730                 PTR_TO_PACKET,
4731                 PTR_TO_PACKET_META,
4732                 PTR_TO_MAP_KEY,
4733                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4734         },
4735 };
4736
4737 static const struct bpf_reg_types sock_types = {
4738         .types = {
4739                 PTR_TO_SOCK_COMMON,
4740                 PTR_TO_SOCKET,
4741                 PTR_TO_TCP_SOCK,
4742                 PTR_TO_XDP_SOCK,
4743         },
4744 };
4745
4746 #ifdef CONFIG_NET
4747 static const struct bpf_reg_types btf_id_sock_common_types = {
4748         .types = {
4749                 PTR_TO_SOCK_COMMON,
4750                 PTR_TO_SOCKET,
4751                 PTR_TO_TCP_SOCK,
4752                 PTR_TO_XDP_SOCK,
4753                 PTR_TO_BTF_ID,
4754         },
4755         .btf_id = &btf_sock_ids[BTF_SOCK_TYPE_SOCK_COMMON],
4756 };
4757 #endif
4758
4759 static const struct bpf_reg_types mem_types = {
4760         .types = {
4761                 PTR_TO_STACK,
4762                 PTR_TO_PACKET,
4763                 PTR_TO_PACKET_META,
4764                 PTR_TO_MAP_KEY,
4765                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4766                 PTR_TO_MEM,
4767                 PTR_TO_RDONLY_BUF,
4768                 PTR_TO_RDWR_BUF,
4769         },
4770 };
4771
4772 static const struct bpf_reg_types int_ptr_types = {
4773         .types = {
4774                 PTR_TO_STACK,
4775                 PTR_TO_PACKET,
4776                 PTR_TO_PACKET_META,
4777                 PTR_TO_MAP_KEY,
4778                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4779         },
4780 };
4781
4782 static const struct bpf_reg_types fullsock_types = { .types = { PTR_TO_SOCKET } };
4783 static const struct bpf_reg_types scalar_types = { .types = { SCALAR_VALUE } };
4784 static const struct bpf_reg_types context_types = { .types = { PTR_TO_CTX } };
4785 static const struct bpf_reg_types alloc_mem_types = { .types = { PTR_TO_MEM } };
4786 static const struct bpf_reg_types const_map_ptr_types = { .types = { CONST_PTR_TO_MAP } };
4787 static const struct bpf_reg_types btf_ptr_types = { .types = { PTR_TO_BTF_ID } };
4788 static const struct bpf_reg_types spin_lock_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4789 static const struct bpf_reg_types percpu_btf_ptr_types = { .types = { PTR_TO_PERCPU_BTF_ID } };
4790 static const struct bpf_reg_types func_ptr_types = { .types = { PTR_TO_FUNC } };
4791 static const struct bpf_reg_types stack_ptr_types = { .types = { PTR_TO_STACK } };
4792 static const struct bpf_reg_types const_str_ptr_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4793
4794 static const struct bpf_reg_types *compatible_reg_types[__BPF_ARG_TYPE_MAX] = {
4795         [ARG_PTR_TO_MAP_KEY]            = &map_key_value_types,
4796         [ARG_PTR_TO_MAP_VALUE]          = &map_key_value_types,
4797         [ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE]   = &map_key_value_types,
4798         [ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL]  = &map_key_value_types,
4799         [ARG_CONST_SIZE]                = &scalar_types,
4800         [ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO]        = &scalar_types,
4801         [ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO]  = &scalar_types,
4802         [ARG_CONST_MAP_PTR]             = &const_map_ptr_types,
4803         [ARG_PTR_TO_CTX]                = &context_types,
4804         [ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL]        = &context_types,
4805         [ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON]        = &sock_types,
4806 #ifdef CONFIG_NET
4807         [ARG_PTR_TO_BTF_ID_SOCK_COMMON] = &btf_id_sock_common_types,
4808 #endif
4809         [ARG_PTR_TO_SOCKET]             = &fullsock_types,
4810         [ARG_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL]     = &fullsock_types,
4811         [ARG_PTR_TO_BTF_ID]             = &btf_ptr_types,
4812         [ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK]          = &spin_lock_types,
4813         [ARG_PTR_TO_MEM]                = &mem_types,
4814         [ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL]        = &mem_types,
4815         [ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM]         = &mem_types,
4816         [ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM]          = &alloc_mem_types,
4817         [ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL]  = &alloc_mem_types,
4818         [ARG_PTR_TO_INT]                = &int_ptr_types,
4819         [ARG_PTR_TO_LONG]               = &int_ptr_types,
4820         [ARG_PTR_TO_PERCPU_BTF_ID]      = &percpu_btf_ptr_types,
4821         [ARG_PTR_TO_FUNC]               = &func_ptr_types,
4822         [ARG_PTR_TO_STACK_OR_NULL]      = &stack_ptr_types,
4823         [ARG_PTR_TO_CONST_STR]          = &const_str_ptr_types,
4824 };
4825
4826 static int check_reg_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
4827                           enum bpf_arg_type arg_type,
4828                           const u32 *arg_btf_id)
4829 {
4830         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4831         enum bpf_reg_type expected, type = reg->type;
4832         const struct bpf_reg_types *compatible;
4833         int i, j;
4834
4835         compatible = compatible_reg_types[arg_type];
4836         if (!compatible) {
4837                 verbose(env, "verifier internal error: unsupported arg type %d\n", arg_type);
4838                 return -EFAULT;
4839         }
4840
4841         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(compatible->types); i++) {
4842                 expected = compatible->types[i];
4843                 if (expected == NOT_INIT)
4844                         break;
4845
4846                 if (type == expected)
4847                         goto found;
4848         }
4849
4850         verbose(env, "R%d type=%s expected=", regno, reg_type_str[type]);
4851         for (j = 0; j + 1 < i; j++)
4852                 verbose(env, "%s, ", reg_type_str[compatible->types[j]]);
4853         verbose(env, "%s\n", reg_type_str[compatible->types[j]]);
4854         return -EACCES;
4855
4856 found:
4857         if (type == PTR_TO_BTF_ID) {
4858                 if (!arg_btf_id) {
4859                         if (!compatible->btf_id) {
4860                                 verbose(env, "verifier internal error: missing arg compatible BTF ID\n");
4861                                 return -EFAULT;
4862                         }
4863                         arg_btf_id = compatible->btf_id;
4864                 }
4865
4866                 if (!btf_struct_ids_match(&env->log, reg->btf, reg->btf_id, reg->off,
4867                                           btf_vmlinux, *arg_btf_id)) {
4868                         verbose(env, "R%d is of type %s but %s is expected\n",
4869                                 regno, kernel_type_name(reg->btf, reg->btf_id),
4870                                 kernel_type_name(btf_vmlinux, *arg_btf_id));
4871                         return -EACCES;
4872                 }
4873
4874                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
4875                         verbose(env, "R%d is a pointer to in-kernel struct with non-zero offset\n",
4876                                 regno);
4877                         return -EACCES;
4878                 }
4879         }
4880
4881         return 0;
4882 }
4883
4884 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 arg,
4885                           struct bpf_call_arg_meta *meta,
4886                           const struct bpf_func_proto *fn)
4887 {
4888         u32 regno = BPF_REG_1 + arg;
4889         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4890         enum bpf_arg_type arg_type = fn->arg_type[arg];
4891         enum bpf_reg_type type = reg->type;
4892         int err = 0;
4893
4894         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
4895                 return 0;
4896
4897         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
4898         if (err)
4899                 return err;
4900
4901         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
4902                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
4903                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
4904                                 regno);
4905                         return -EACCES;
4906                 }
4907                 return 0;
4908         }
4909
4910         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
4911             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
4912                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
4913                 return -EACCES;
4914         }
4915
4916         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
4917             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
4918             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
4919                 err = resolve_map_arg_type(env, meta, &arg_type);
4920                 if (err)
4921                         return err;
4922         }
4923
4924         if (register_is_null(reg) && arg_type_may_be_null(arg_type))
4925                 /* A NULL register has a SCALAR_VALUE type, so skip
4926                  * type checking.
4927                  */
4928                 goto skip_type_check;
4929
4930         err = check_reg_type(env, regno, arg_type, fn->arg_btf_id[arg]);
4931         if (err)
4932                 return err;
4933
4934         if (type == PTR_TO_CTX) {
4935                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
4936                 if (err < 0)
4937                         return err;
4938         }
4939
4940 skip_type_check:
4941         if (reg->ref_obj_id) {
4942                 if (meta->ref_obj_id) {
4943                         verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
4944                                 regno, reg->ref_obj_id,
4945                                 meta->ref_obj_id);
4946                         return -EFAULT;
4947                 }
4948                 meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
4949         }
4950
4951         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
4952                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
4953                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
4954         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
4955                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
4956                  * check that [key, key + map->key_size) are within
4957                  * stack limits and initialized
4958                  */
4959                 if (!meta->map_ptr) {
4960                         /* in function declaration map_ptr must come before
4961                          * map_key, so that it's verified and known before
4962                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
4963                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
4964                          */
4965                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
4966                         return -EACCES;
4967                 }
4968                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
4969                                               meta->map_ptr->key_size, false,
4970                                               NULL);
4971         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
4972                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
4973                     !register_is_null(reg)) ||
4974                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
4975                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
4976                  * check [value, value + map->value_size) validity
4977                  */
4978                 if (!meta->map_ptr) {
4979                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
4980                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
4981                         return -EACCES;
4982                 }
4983                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
4984                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
4985                                               meta->map_ptr->value_size, false,
4986                                               meta);
4987         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_PERCPU_BTF_ID) {
4988                 if (!reg->btf_id) {
4989                         verbose(env, "Helper has invalid btf_id in R%d\n", regno);
4990                         return -EACCES;
4991                 }
4992                 meta->ret_btf = reg->btf;
4993                 meta->ret_btf_id = reg->btf_id;
4994         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
4995                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
4996                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
4997                                 return -EACCES;
4998                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
4999                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
5000                                 return -EACCES;
5001                 } else {
5002                         verbose(env, "verifier internal error\n");
5003                         return -EFAULT;
5004                 }
5005         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_FUNC) {
5006                 meta->subprogno = reg->subprogno;
5007         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
5008                 /* The access to this pointer is only checked when we hit the
5009                  * next is_mem_size argument below.
5010                  */
5011                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM);
5012         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
5013                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
5014
5015                 /* This is used to refine r0 return value bounds for helpers
5016                  * that enforce this value as an upper bound on return values.
5017                  * See do_refine_retval_range() for helpers that can refine
5018                  * the return value. C type of helper is u32 so we pull register
5019                  * bound from umax_value however, if negative verifier errors
5020                  * out. Only upper bounds can be learned because retval is an
5021                  * int type and negative retvals are allowed.
5022                  */
5023                 meta->msize_max_value = reg->umax_value;
5024
5025                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
5026                  * happens using its boundaries.
5027                  */
5028                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
5029                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
5030                          * mode so that the program is required to
5031                          * initialize all the memory that the helper could
5032                          * just partially fill up.
5033                          */
5034                         meta = NULL;
5035
5036                 if (reg->smin_value < 0) {
5037                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
5038                                 regno);
5039                         return -EACCES;
5040                 }
5041
5042                 if (reg->umin_value == 0) {
5043                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
5044                                                       zero_size_allowed,
5045                                                       meta);
5046                         if (err)
5047                                 return err;
5048                 }
5049
5050                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
5051                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
5052                                 regno);
5053                         return -EACCES;
5054                 }
5055                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
5056                                               reg->umax_value,
5057                                               zero_size_allowed, meta);
5058                 if (!err)
5059                         err = mark_chain_precision(env, regno);
5060         } else if (arg_type_is_alloc_size(arg_type)) {
5061                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
5062                         verbose(env, "R%d is not a known constant'\n",
5063                                 regno);
5064                         return -EACCES;
5065                 }
5066                 meta->mem_size = reg->var_off.value;
5067         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
5068                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
5069
5070                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
5071                 if (err)
5072                         return err;
5073                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
5074         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CONST_STR) {
5075                 struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
5076                 int map_off;
5077                 u64 map_addr;
5078                 char *str_ptr;
5079
5080                 if (!bpf_map_is_rdonly(map)) {
5081                         verbose(env, "R%d does not point to a readonly map'\n", regno);
5082                         return -EACCES;
5083                 }
5084
5085                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
5086                         verbose(env, "R%d is not a constant address'\n", regno);
5087                         return -EACCES;
5088                 }
5089
5090                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
5091                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
5092                         return -EACCES;
5093                 }
5094
5095                 err = check_map_access(env, regno, reg->off,
5096                                        map->value_size - reg->off, false);
5097                 if (err)
5098                         return err;
5099
5100                 map_off = reg->off + reg->var_off.value;
5101                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &map_addr, map_off);
5102                 if (err) {
5103                         verbose(env, "direct value access on string failed\n");
5104                         return err;
5105                 }
5106
5107                 str_ptr = (char *)(long)(map_addr);
5108                 if (!strnchr(str_ptr + map_off, map->value_size - map_off, 0)) {
5109                         verbose(env, "string is not zero-terminated\n");
5110                         return -EINVAL;
5111                 }
5112         }
5113
5114         return err;
5115 }
5116
5117 static bool may_update_sockmap(struct bpf_verifier_env *env, int func_id)
5118 {
5119         enum bpf_attach_type eatype = env->prog->expected_attach_type;
5120         enum bpf_prog_type type = resolve_prog_type(env->prog);
5121
5122         if (func_id != BPF_FUNC_map_update_elem)
5123                 return false;
5124
5125         /* It's not possible to get access to a locked struct sock in these
5126          * contexts, so updating is safe.
5127          */
5128         switch (type) {
5129         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
5130                 if (eatype == BPF_TRACE_ITER)
5131                         return true;
5132                 break;
5133         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
5134         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
5135         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
5136         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
5137         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
5138         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
5139         case BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP:
5140                 return true;
5141         default:
5142                 break;
5143         }
5144
5145         verbose(env, "cannot update sockmap in this context\n");
5146         return false;
5147 }
5148
5149 static bool allow_tail_call_in_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
5150 {
5151         return env->prog->jit_requested && IS_ENABLED(CONFIG_X86_64);
5152 }
5153
5154 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
5155                                         struct bpf_map *map, int func_id)
5156 {
5157         if (!map)
5158                 return 0;
5159
5160         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
5161         switch (map->map_type) {
5162         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
5163                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
5164                         goto error;
5165                 break;
5166         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
5167                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
5168                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
5169                     func_id != BPF_FUNC_skb_output &&
5170                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value &&
5171                     func_id != BPF_FUNC_xdp_output)
5172                         goto error;
5173                 break;
5174         case BPF_MAP_TYPE_RINGBUF:
5175                 if (func_id != BPF_FUNC_ringbuf_output &&
5176                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_reserve &&
5177                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_submit &&
5178                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_discard &&
5179                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_query)
5180                         goto error;
5181                 break;
5182         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
5183                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
5184                         goto error;
5185                 break;
5186         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
5187                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
5188                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
5189                         goto error;
5190                 break;
5191         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
5192         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
5193                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
5194                         goto error;
5195                 break;
5196         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
5197         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH:
5198                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
5199                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5200                         goto error;
5201                 break;
5202         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
5203          * appear.
5204          */
5205         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
5206                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
5207                         goto error;
5208                 break;
5209         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
5210                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
5211                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5212                         goto error;
5213                 break;
5214         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
5215         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
5216                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5217                         goto error;
5218                 break;
5219         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
5220                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
5221                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
5222                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5223                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map &&
5224                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport &&
5225                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5226                     !may_update_sockmap(env, func_id))
5227                         goto error;
5228                 break;
5229         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
5230                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
5231                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
5232                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5233                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash &&
5234                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport &&
5235                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5236                     !may_update_sockmap(env, func_id))
5237                         goto error;
5238                 break;
5239         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
5240                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
5241                         goto error;
5242                 break;
5243         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
5244         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
5245                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
5246                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
5247                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
5248                         goto error;
5249                 break;
5250         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
5251                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
5252                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
5253                         goto error;
5254                 break;
5255         case BPF_MAP_TYPE_INODE_STORAGE:
5256                 if (func_id != BPF_FUNC_inode_storage_get &&
5257                     func_id != BPF_FUNC_inode_storage_delete)
5258                         goto error;
5259                 break;
5260         case BPF_MAP_TYPE_TASK_STORAGE:
5261                 if (func_id != BPF_FUNC_task_storage_get &&
5262                     func_id != BPF_FUNC_task_storage_delete)
5263                         goto error;
5264                 break;
5265         default:
5266                 break;
5267         }
5268
5269         /* ... and second from the function itself. */
5270         switch (func_id) {
5271         case BPF_FUNC_tail_call:
5272                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
5273                         goto error;
5274                 if (env->subprog_cnt > 1 && !allow_tail_call_in_subprogs(env)) {
5275                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in non-JITed programs with bpf-to-bpf calls\n");
5276                         return -EINVAL;
5277                 }
5278                 break;
5279         case BPF_FUNC_perf_event_read:
5280         case BPF_FUNC_perf_event_output:
5281         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
5282         case BPF_FUNC_skb_output:
5283         case BPF_FUNC_xdp_output:
5284                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
5285                         goto error;
5286                 break;
5287         case BPF_FUNC_get_stackid:
5288                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
5289                         goto error;
5290                 break;
5291         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
5292         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
5293                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
5294                         goto error;
5295                 break;
5296         case BPF_FUNC_redirect_map:
5297                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
5298                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH &&
5299                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
5300                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
5301                         goto error;
5302                 break;
5303         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
5304         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
5305         case BPF_FUNC_sock_map_update:
5306                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
5307                         goto error;
5308                 break;
5309         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
5310         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
5311         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
5312                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
5313                         goto error;
5314                 break;
5315         case BPF_FUNC_get_local_storage:
5316                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
5317                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
5318                         goto error;
5319                 break;
5320         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
5321                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY &&
5322                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP &&
5323                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
5324                         goto error;
5325                 break;
5326         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
5327         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
5328         case BPF_FUNC_map_push_elem:
5329                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
5330                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
5331                         goto error;
5332                 break;
5333         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
5334         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
5335                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
5336                         goto error;
5337                 break;
5338         case BPF_FUNC_inode_storage_get:
5339         case BPF_FUNC_inode_storage_delete:
5340                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_INODE_STORAGE)
5341                         goto error;
5342                 break;
5343         case BPF_FUNC_task_storage_get:
5344         case BPF_FUNC_task_storage_delete:
5345                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_TASK_STORAGE)
5346                         goto error;
5347                 break;
5348         default:
5349                 break;
5350         }
5351
5352         return 0;
5353 error:
5354         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
5355                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
5356         return -EINVAL;
5357 }
5358
5359 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5360 {
5361         int count = 0;
5362
5363         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5364                 count++;
5365         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5366                 count++;
5367         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5368                 count++;
5369         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5370                 count++;
5371         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5372                 count++;
5373
5374         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
5375          * which is sufficient for the helper functions we have
5376          * right now.
5377          */
5378         return count <= 1;
5379 }
5380
5381 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
5382                                     enum bpf_arg_type arg_next)
5383 {
5384         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
5385                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
5386                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
5387                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
5388 }
5389
5390 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5391 {
5392         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
5393          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
5394          * to be paired, so make sure there's no buggy
5395          * helper function specification.
5396          */
5397         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
5398             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
5399             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
5400             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
5401             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
5402             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
5403                 return false;
5404
5405         return true;
5406 }
5407
5408 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
5409 {
5410         int count = 0;
5411
5412         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
5413                 count++;
5414         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
5415                 count++;
5416         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
5417                 count++;
5418         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
5419                 count++;
5420         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
5421                 count++;
5422
5423         /* A reference acquiring function cannot acquire
5424          * another refcounted ptr.
5425          */
5426         if (may_be_acquire_function(func_id) && count)
5427                 return false;
5428
5429         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
5430          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
5431          */
5432         return count <= 1;
5433 }
5434
5435 static bool check_btf_id_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5436 {
5437         int i;
5438
5439         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fn->arg_type); i++) {
5440                 if (fn->arg_type[i] == ARG_PTR_TO_BTF_ID && !fn->arg_btf_id[i])
5441                         return false;
5442
5443                 if (fn->arg_type[i] != ARG_PTR_TO_BTF_ID && fn->arg_btf_id[i])
5444                         return false;
5445         }
5446
5447         return true;
5448 }
5449
5450 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
5451 {
5452         return check_raw_mode_ok(fn) &&
5453                check_arg_pair_ok(fn) &&
5454                check_btf_id_ok(fn) &&
5455                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
5456 }
5457
5458 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
5459  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
5460  */
5461 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
5462                                      struct bpf_func_state *state)
5463 {
5464         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
5465         int i;
5466
5467         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5468                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
5469                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
5470
5471         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5472                 if (!reg)
5473                         continue;
5474                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
5475                         __mark_reg_unknown(env, reg);
5476         }
5477 }
5478
5479 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
5480 {
5481         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5482         int i;
5483
5484         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5485                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
5486 }
5487
5488 enum {
5489         AT_PKT_END = -1,
5490         BEYOND_PKT_END = -2,
5491 };
5492
5493 static void mark_pkt_end(struct bpf_verifier_state *vstate, int regn, bool range_open)
5494 {
5495         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5496         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regn];
5497
5498         if (reg->type != PTR_TO_PACKET)
5499                 /* PTR_TO_PACKET_META is not supported yet */
5500                 return;
5501
5502         /* The 'reg' is pkt > pkt_end or pkt >= pkt_end.
5503          * How far beyond pkt_end it goes is unknown.
5504          * if (!range_open) it's the case of pkt >= pkt_end
5505          * if (range_open) it's the case of pkt > pkt_end
5506          * hence this pointer is at least 1 byte bigger than pkt_end
5507          */
5508         if (range_open)
5509                 reg->range = BEYOND_PKT_END;
5510         else
5511                 reg->range = AT_PKT_END;
5512 }
5513
5514 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
5515                                    struct bpf_func_state *state,
5516                                    int ref_obj_id)
5517 {
5518         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
5519         int i;
5520
5521         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5522                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
5523                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
5524
5525         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5526                 if (!reg)
5527                         continue;
5528                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
5529                         __mark_reg_unknown(env, reg);
5530         }
5531 }
5532
5533 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
5534  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
5535  */
5536 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
5537                              int ref_obj_id)
5538 {
5539         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5540         int err;
5541         int i;
5542
5543         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
5544         if (err)
5545                 return err;
5546
5547         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5548                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
5549
5550         return 0;
5551 }
5552
5553 static void clear_caller_saved_regs(struct bpf_verifier_env *env,
5554                                     struct bpf_reg_state *regs)
5555 {
5556         int i;
5557
5558         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
5559         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
5560                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
5561                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
5562         }
5563 }
5564
5565 typedef int (*set_callee_state_fn)(struct bpf_verifier_env *env,
5566                                    struct bpf_func_state *caller,
5567                                    struct bpf_func_state *callee,
5568                                    int insn_idx);
5569
5570 static int __check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5571                              int *insn_idx, int subprog,
5572                              set_callee_state_fn set_callee_state_cb)
5573 {
5574         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
5575         struct bpf_func_info_aux *func_info_aux;
5576         struct bpf_func_state *caller, *callee;
5577         int err;
5578         bool is_global = false;
5579
5580         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
5581                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
5582                         state->curframe + 2);
5583                 return -E2BIG;
5584         }
5585
5586         caller = state->frame[state->curframe];
5587         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
5588                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
5589                         state->curframe + 1);
5590                 return -EFAULT;
5591         }
5592
5593         func_info_aux = env->prog->aux->func_info_aux;
5594         if (func_info_aux)
5595                 is_global = func_info_aux[subprog].linkage == BTF_FUNC_GLOBAL;
5596         err = btf_check_subprog_arg_match(env, subprog, caller->regs);
5597         if (err == -EFAULT)
5598                 return err;
5599         if (is_global) {
5600                 if (err) {
5601                         verbose(env, "Caller passes invalid args into func#%d\n",
5602                                 subprog);
5603                         return err;
5604                 } else {
5605                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
5606                                 verbose(env,
5607                                         "Func#%d is global and valid. Skipping.\n",
5608                                         subprog);
5609                         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5610
5611                         /* All global functions return a 64-bit SCALAR_VALUE */
5612                         mark_reg_unknown(env, caller->regs, BPF_REG_0);
5613                         caller->regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
5614
5615                         /* continue with next insn after call */
5616                         return 0;
5617                 }
5618         }
5619
5620         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
5621         if (!callee)
5622                 return -ENOMEM;
5623         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
5624
5625         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
5626          * into its own stack before reading from it.
5627          * callee can read/write into caller's stack
5628          */
5629         init_func_state(env, callee,
5630                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
5631                         *insn_idx /* callsite */,
5632                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
5633                         subprog /* subprog number within this prog */);
5634
5635         /* Transfer references to the callee */
5636         err = copy_reference_state(callee, caller);
5637         if (err)
5638                 return err;
5639
5640         err = set_callee_state_cb(env, caller, callee, *insn_idx);
5641         if (err)
5642                 return err;
5643
5644         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5645
5646         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
5647         state->curframe++;
5648
5649         /* and go analyze first insn of the callee */
5650         *insn_idx = env->subprog_info[subprog].start - 1;
5651
5652         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
5653                 verbose(env, "caller:\n");
5654                 print_verifier_state(env, caller);
5655                 verbose(env, "callee:\n");
5656                 print_verifier_state(env, callee);
5657         }
5658         return 0;
5659 }
5660
5661 int map_set_for_each_callback_args(struct bpf_verifier_env *env,
5662                                    struct bpf_func_state *caller,
5663                                    struct bpf_func_state *callee)
5664 {
5665         /* bpf_for_each_map_elem(struct bpf_map *map, void *callback_fn,
5666          *      void *callback_ctx, u64 flags);
5667          * callback_fn(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
5668          *      void *callback_ctx);
5669          */
5670         callee->regs[BPF_REG_1] = caller->regs[BPF_REG_1];
5671
5672         callee->regs[BPF_REG_2].type = PTR_TO_MAP_KEY;
5673         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_2]);
5674         callee->regs[BPF_REG_2].map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5675
5676         callee->regs[BPF_REG_3].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5677         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_3]);
5678         callee->regs[BPF_REG_3].map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5679
5680         /* pointer to stack or null */
5681         callee->regs[BPF_REG_4] = caller->regs[BPF_REG_3];
5682
5683         /* unused */
5684         __mark_reg_not_init(env, &callee->regs[BPF_REG_5]);
5685         return 0;
5686 }
5687
5688 static int set_callee_state(struct bpf_verifier_env *env,
5689                             struct bpf_func_state *caller,
5690                             struct bpf_func_state *callee, int insn_idx)
5691 {
5692         int i;
5693
5694         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
5695          * pointers, which connects us up to the liveness chain
5696          */
5697         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
5698                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
5699         return 0;
5700 }
5701
5702 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5703                            int *insn_idx)
5704 {
5705         int subprog, target_insn;
5706
5707         target_insn = *insn_idx + insn->imm + 1;
5708         subprog = find_subprog(env, target_insn);
5709         if (subprog < 0) {
5710                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
5711                         target_insn);
5712                 return -EFAULT;
5713         }
5714
5715         return __check_func_call(env, insn, insn_idx, subprog, set_callee_state);
5716 }
5717
5718 static int set_map_elem_callback_state(struct bpf_verifier_env *env,
5719                                        struct bpf_func_state *caller,
5720                                        struct bpf_func_state *callee,
5721                                        int insn_idx)
5722 {
5723         struct bpf_insn_aux_data *insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5724         struct bpf_map *map;
5725         int err;
5726
5727         if (bpf_map_ptr_poisoned(insn_aux)) {
5728                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
5729                 return -EINVAL;
5730         }
5731
5732         map = BPF_MAP_PTR(insn_aux->map_ptr_state);
5733         if (!map->ops->map_set_for_each_callback_args ||
5734             !map->ops->map_for_each_callback) {
5735                 verbose(env, "callback function not allowed for map\n");
5736                 return -ENOTSUPP;
5737         }
5738
5739         err = map->ops->map_set_for_each_callback_args(env, caller, callee);
5740         if (err)
5741                 return err;
5742
5743         callee->in_callback_fn = true;
5744         return 0;
5745 }
5746
5747 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
5748 {
5749         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
5750         struct bpf_func_state *caller, *callee;
5751         struct bpf_reg_state *r0;
5752         int err;
5753
5754         callee = state->frame[state->curframe];
5755         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
5756         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
5757                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
5758                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
5759                  * since these pointers are valid. Only current stack
5760                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
5761                  * but let's be conservative
5762                  */
5763                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
5764                 return -EINVAL;
5765         }
5766
5767         state->curframe--;
5768         caller = state->frame[state->curframe];
5769         if (callee->in_callback_fn) {
5770                 /* enforce R0 return value range [0, 1]. */
5771                 struct tnum range = tnum_range(0, 1);
5772
5773                 if (r0->type != SCALAR_VALUE) {
5774                         verbose(env, "R0 not a scalar value\n");
5775                         return -EACCES;
5776                 }
5777                 if (!tnum_in(range, r0->var_off)) {
5778                         verbose_invalid_scalar(env, r0, &range, "callback return", "R0");
5779                         return -EINVAL;
5780                 }
5781         } else {
5782                 /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
5783                 caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
5784         }
5785
5786         /* Transfer references to the caller */
5787         err = copy_reference_state(caller, callee);
5788         if (err)
5789                 return err;
5790
5791         *insn_idx = callee->callsite + 1;
5792         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
5793                 verbose(env, "returning from callee:\n");
5794                 print_verifier_state(env, callee);
5795                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
5796                 print_verifier_state(env, caller);
5797         }
5798         /* clear everything in the callee */
5799         free_func_state(callee);
5800         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
5801         return 0;
5802 }
5803
5804 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
5805                                    int func_id,
5806                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
5807 {
5808         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
5809
5810         if (ret_type != RET_INTEGER ||
5811             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
5812              func_id != BPF_FUNC_get_task_stack &&
5813              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str &&
5814              func_id != BPF_FUNC_probe_read_kernel_str &&
5815              func_id != BPF_FUNC_probe_read_user_str))
5816                 return;
5817
5818         ret_reg->smax_value = meta->msize_max_value;
5819         ret_reg->s32_max_value = meta->msize_max_value;
5820         ret_reg->smin_value = -MAX_ERRNO;
5821         ret_reg->s32_min_value = -MAX_ERRNO;
5822         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
5823         __reg_bound_offset(ret_reg);
5824         __update_reg_bounds(ret_reg);
5825 }
5826
5827 static int
5828 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
5829                 int func_id, int insn_idx)
5830 {
5831         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5832         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
5833
5834         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
5835             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5836             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
5837             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5838             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
5839             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
5840             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
5841             func_id != BPF_FUNC_for_each_map_elem &&
5842             func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
5843                 return 0;
5844
5845         if (map == NULL) {
5846                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
5847                 return -EINVAL;
5848         }
5849
5850         /* In case of read-only, some additional restrictions
5851          * need to be applied in order to prevent altering the
5852          * state of the map from program side.
5853          */
5854         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
5855             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
5856              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
5857              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
5858              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
5859                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
5860                 return -EACCES;
5861         }
5862
5863         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state))
5864                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
5865                                   !meta->map_ptr->bypass_spec_v1);
5866         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) != meta->map_ptr)
5867                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
5868                                   !meta->map_ptr->bypass_spec_v1);
5869         return 0;
5870 }
5871
5872 static int
5873 record_func_key(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
5874                 int func_id, int insn_idx)
5875 {
5876         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5877         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg;
5878         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
5879         struct tnum range;
5880         u64 val;
5881         int err;
5882
5883         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
5884                 return 0;
5885         if (!map || map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY) {
5886                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
5887                 return -EINVAL;
5888         }
5889
5890         range = tnum_range(0, map->max_entries - 1);
5891         reg = &regs[BPF_REG_3];
5892
5893         if (!register_is_const(reg) || !tnum_in(range, reg->var_off)) {
5894                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
5895                 return 0;
5896         }
5897
5898         err = mark_chain_precision(env, BPF_REG_3);
5899         if (err)
5900                 return err;
5901
5902         val = reg->var_off.value;
5903         if (bpf_map_key_unseen(aux))
5904                 bpf_map_key_store(aux, val);
5905         else if (!bpf_map_key_poisoned(aux) &&
5906                   bpf_map_key_immediate(aux) != val)
5907                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
5908         return 0;
5909 }
5910
5911 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
5912 {
5913         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
5914         int i;
5915
5916         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
5917                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
5918                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
5919         }
5920         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
5921 }
5922
5923 static int check_bpf_snprintf_call(struct bpf_verifier_env *env,
5924                                    struct bpf_reg_state *regs)
5925 {
5926         struct bpf_reg_state *fmt_reg = &regs[BPF_REG_3];
5927         struct bpf_reg_state *data_len_reg = &regs[BPF_REG_5];
5928         struct bpf_map *fmt_map = fmt_reg->map_ptr;
5929         int err, fmt_map_off, num_args;
5930         u64 fmt_addr;
5931         char *fmt;
5932
5933         /* data must be an array of u64 */
5934         if (data_len_reg->var_off.value % 8)
5935                 return -EINVAL;
5936         num_args = data_len_reg->var_off.value / 8;
5937
5938         /* fmt being ARG_PTR_TO_CONST_STR guarantees that var_off is const
5939          * and map_direct_value_addr is set.
5940          */
5941         fmt_map_off = fmt_reg->off + fmt_reg->var_off.value;
5942         err = fmt_map->ops->map_direct_value_addr(fmt_map, &fmt_addr,
5943                                                   fmt_map_off);
5944         if (err) {
5945                 verbose(env, "verifier bug\n");
5946                 return -EFAULT;
5947         }
5948         fmt = (char *)(long)fmt_addr + fmt_map_off;
5949
5950         /* We are also guaranteed that fmt+fmt_map_off is NULL terminated, we
5951          * can focus on validating the format specifiers.
5952          */
5953         err = bpf_bprintf_prepare(fmt, UINT_MAX, NULL, NULL, num_args);
5954         if (err < 0)
5955                 verbose(env, "Invalid format string\n");
5956
5957         return err;
5958 }
5959
5960 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5961                              int *insn_idx_p)
5962 {
5963         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
5964         struct bpf_reg_state *regs;
5965         struct bpf_call_arg_meta meta;
5966         int insn_idx = *insn_idx_p;
5967         bool changes_data;
5968         int i, err, func_id;
5969
5970         /* find function prototype */
5971         func_id = insn->imm;
5972         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
5973                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
5974                         func_id);
5975                 return -EINVAL;
5976         }
5977
5978         if (env->ops->get_func_proto)
5979                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
5980         if (!fn) {
5981                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
5982                         func_id);
5983                 return -EINVAL;
5984         }
5985
5986         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
5987         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
5988                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
5989                 return -EINVAL;
5990         }
5991
5992         if (fn->allowed && !fn->allowed(env->prog)) {
5993                 verbose(env, "helper call is not allowed in probe\n");
5994                 return -EINVAL;
5995         }
5996
5997         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
5998         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
5999         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
6000                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
6001                         func_id_name(func_id), func_id);
6002                 return -EINVAL;
6003         }
6004
6005         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
6006         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
6007
6008         err = check_func_proto(fn, func_id);
6009         if (err) {
6010                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
6011                         func_id_name(func_id), func_id);
6012                 return err;
6013         }
6014
6015         meta.func_id = func_id;
6016         /* check args */
6017         for (i = 0; i < MAX_BPF_FUNC_REG_ARGS; i++) {
6018                 err = check_func_arg(env, i, &meta, fn);
6019                 if (err)
6020                         return err;
6021         }
6022
6023         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
6024         if (err)
6025                 return err;
6026
6027         err = record_func_key(env, &meta, func_id, insn_idx);
6028         if (err)
6029                 return err;
6030
6031         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
6032          * is inferred from register state.
6033          */
6034         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
6035                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
6036                                        BPF_WRITE, -1, false);
6037                 if (err)
6038                         return err;
6039         }
6040
6041         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
6042                 err = check_reference_leak(env);
6043                 if (err) {
6044                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
6045                         return err;
6046                 }
6047         } else if (is_release_function(func_id)) {
6048                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
6049                 if (err) {
6050                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
6051                                 func_id_name(func_id), func_id);
6052                         return err;
6053                 }
6054         }
6055
6056         regs = cur_regs(env);
6057
6058         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
6059          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
6060          */
6061         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
6062             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
6063                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
6064                 return -EINVAL;
6065         }
6066
6067         if (func_id == BPF_FUNC_for_each_map_elem) {
6068                 err = __check_func_call(env, insn, insn_idx_p, meta.subprogno,
6069                                         set_map_elem_callback_state);
6070                 if (err < 0)
6071                         return -EINVAL;
6072         }
6073
6074         if (func_id == BPF_FUNC_snprintf) {
6075                 err = check_bpf_snprintf_call(env, regs);
6076                 if (err < 0)
6077                         return err;
6078         }
6079
6080         /* reset caller saved regs */
6081         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6082                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6083                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6084         }
6085
6086         /* helper call returns 64-bit value. */
6087         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
6088
6089         /* update return register (already marked as written above) */
6090         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
6091                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
6092                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6093         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
6094                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
6095         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
6096                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
6097                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
6098                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6099                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
6100                  * can check 'value_size' boundary of memory access
6101                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
6102                  */
6103                 if (meta.map_ptr == NULL) {
6104                         verbose(env,
6105                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
6106                         return -EINVAL;
6107                 }
6108                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
6109                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
6110                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
6111                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
6112                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
6113                 } else {
6114                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
6115                 }
6116         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
6117                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6118                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
6119         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
6120                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6121                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
6122         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
6123                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6124                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
6125         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL) {
6126                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6127                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MEM_OR_NULL;
6128                 regs[BPF_REG_0].mem_size = meta.mem_size;
6129         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID_OR_NULL ||
6130                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID) {
6131                 const struct btf_type *t;
6132
6133                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6134                 t = btf_type_skip_modifiers(meta.ret_btf, meta.ret_btf_id, NULL);
6135                 if (!btf_type_is_struct(t)) {
6136                         u32 tsize;
6137                         const struct btf_type *ret;
6138                         const char *tname;
6139
6140                         /* resolve the type size of ksym. */
6141                         ret = btf_resolve_size(meta.ret_btf, t, &tsize);
6142                         if (IS_ERR(ret)) {
6143                                 tname = btf_name_by_offset(meta.ret_btf, t->name_off);
6144                                 verbose(env, "unable to resolve the size of type '%s': %ld\n",
6145                                         tname, PTR_ERR(ret));
6146                                 return -EINVAL;
6147                         }
6148                         regs[BPF_REG_0].type =
6149                                 fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID ?
6150                                 PTR_TO_MEM : PTR_TO_MEM_OR_NULL;
6151                         regs[BPF_REG_0].mem_size = tsize;
6152                 } else {
6153                         regs[BPF_REG_0].type =
6154                                 fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID ?
6155                                 PTR_TO_BTF_ID : PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL;
6156                         regs[BPF_REG_0].btf = meta.ret_btf;
6157                         regs[BPF_REG_0].btf_id = meta.ret_btf_id;
6158                 }
6159         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
6160                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID) {
6161                 int ret_btf_id;
6162
6163                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6164                 regs[BPF_REG_0].type = fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID ?
6165                                                      PTR_TO_BTF_ID :
6166                                                      PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL;
6167                 ret_btf_id = *fn->ret_btf_id;
6168                 if (ret_btf_id == 0) {
6169                         verbose(env, "invalid return type %d of func %s#%d\n",
6170                                 fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
6171                         return -EINVAL;
6172                 }
6173                 /* current BPF helper definitions are only coming from
6174                  * built-in code with type IDs from  vmlinux BTF
6175                  */
6176                 regs[BPF_REG_0].btf = btf_vmlinux;
6177                 regs[BPF_REG_0].btf_id = ret_btf_id;
6178         } else {
6179                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
6180                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
6181                 return -EINVAL;
6182         }
6183
6184         if (reg_type_may_be_null(regs[BPF_REG_0].type))
6185                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
6186
6187         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
6188                 /* For release_reference() */
6189                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
6190         } else if (is_acquire_function(func_id, meta.map_ptr)) {
6191                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
6192
6193                 if (id < 0)
6194                         return id;
6195                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
6196                 regs[BPF_REG_0].id = id;
6197                 /* For release_reference() */
6198                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
6199         }
6200
6201         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
6202
6203         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
6204         if (err)
6205                 return err;
6206
6207         if ((func_id == BPF_FUNC_get_stack ||
6208              func_id == BPF_FUNC_get_task_stack) &&
6209             !env->prog->has_callchain_buf) {
6210                 const char *err_str;
6211
6212 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
6213                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
6214                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
6215 #else
6216                 err = -ENOTSUPP;
6217                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
6218 #endif
6219                 if (err) {
6220                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
6221                         return err;
6222                 }
6223
6224                 env->prog->has_callchain_buf = true;
6225         }
6226
6227         if (func_id == BPF_FUNC_get_stackid || func_id == BPF_FUNC_get_stack)
6228                 env->prog->call_get_stack = true;
6229
6230         if (changes_data)
6231                 clear_all_pkt_pointers(env);
6232         return 0;
6233 }
6234
6235 /* mark_btf_func_reg_size() is used when the reg size is determined by
6236  * the BTF func_proto's return value size and argument.
6237  */
6238 static void mark_btf_func_reg_size(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
6239                                    size_t reg_size)
6240 {
6241         struct bpf_reg_state *reg = &cur_regs(env)[regno];
6242
6243         if (regno == BPF_REG_0) {
6244                 /* Function return value */
6245                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
6246                 reg->subreg_def = reg_size == sizeof(u64) ?
6247                         DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
6248         } else {
6249                 /* Function argument */
6250                 if (reg_size == sizeof(u64)) {
6251                         mark_insn_zext(env, reg);
6252                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
6253                 } else {
6254                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ32);
6255                 }
6256         }
6257 }
6258
6259 static int check_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6260 {
6261         const struct btf_type *t, *func, *func_proto, *ptr_type;
6262         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6263         const char *func_name, *ptr_type_name;
6264         u32 i, nargs, func_id, ptr_type_id;
6265         const struct btf_param *args;
6266         int err;
6267
6268         func_id = insn->imm;
6269         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func_id);
6270         func_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
6271         func_proto = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func->type);
6272
6273         if (!env->ops->check_kfunc_call ||
6274             !env->ops->check_kfunc_call(func_id)) {
6275                 verbose(env, "calling kernel function %s is not allowed\n",
6276                         func_name);
6277                 return -EACCES;
6278         }
6279
6280         /* Check the arguments */
6281         err = btf_check_kfunc_arg_match(env, btf_vmlinux, func_id, regs);
6282         if (err)
6283                 return err;
6284
6285         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++)
6286                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6287
6288         /* Check return type */
6289         t = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, func_proto->type, NULL);
6290         if (btf_type_is_scalar(t)) {
6291                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6292                 mark_btf_func_reg_size(env, BPF_REG_0, t->size);
6293         } else if (btf_type_is_ptr(t)) {
6294                 ptr_type = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, t->type,
6295                                                    &ptr_type_id);
6296                 if (!btf_type_is_struct(ptr_type)) {
6297                         ptr_type_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux,
6298                                                            ptr_type->name_off);
6299                         verbose(env, "kernel function %s returns pointer type %s %s is not supported\n",
6300                                 func_name, btf_type_str(ptr_type),
6301                                 ptr_type_name);
6302                         return -EINVAL;
6303                 }
6304                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6305                 regs[BPF_REG_0].btf = btf_vmlinux;
6306                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_BTF_ID;
6307                 regs[BPF_REG_0].btf_id = ptr_type_id;
6308                 mark_btf_func_reg_size(env, BPF_REG_0, sizeof(void *));
6309         } /* else { add_kfunc_call() ensures it is btf_type_is_void(t) } */
6310
6311         nargs = btf_type_vlen(func_proto);
6312         args = (const struct btf_param *)(func_proto + 1);
6313         for (i = 0; i < nargs; i++) {
6314                 u32 regno = i + 1;
6315
6316                 t = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, args[i].type, NULL);
6317                 if (btf_type_is_ptr(t))
6318                         mark_btf_func_reg_size(env, regno, sizeof(void *));
6319                 else
6320                         /* scalar. ensured by btf_check_kfunc_arg_match() */
6321                         mark_btf_func_reg_size(env, regno, t->size);
6322         }
6323
6324         return 0;
6325 }
6326
6327 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
6328 {
6329         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
6330         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
6331
6332         if (b < 0)
6333                 return res > a;
6334         return res < a;
6335 }
6336
6337 static bool signed_add32_overflows(s32 a, s32 b)
6338 {
6339         /* Do the add in u32, where overflow is well-defined */
6340         s32 res = (s32)((u32)a + (u32)b);
6341
6342         if (b < 0)
6343                 return res > a;
6344         return res < a;
6345 }
6346
6347 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
6348 {
6349         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
6350         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
6351
6352         if (b < 0)
6353                 return res < a;
6354         return res > a;
6355 }
6356
6357 static bool signed_sub32_overflows(s32 a, s32 b)
6358 {
6359         /* Do the sub in u32, where overflow is well-defined */
6360         s32 res = (s32)((u32)a - (u32)b);
6361
6362         if (b < 0)
6363                 return res < a;
6364         return res > a;
6365 }
6366
6367 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
6368                                   const struct bpf_reg_state *reg,
6369                                   enum bpf_reg_type type)
6370 {
6371         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
6372         s64 val = reg->var_off.value;
6373         s64 smin = reg->smin_value;
6374
6375         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
6376                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
6377                         reg_type_str[type], val);
6378                 return false;
6379         }
6380
6381         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
6382                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
6383                         reg_type_str[type], reg->off);
6384                 return false;
6385         }
6386
6387         if (smin == S64_MIN) {
6388                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
6389                         reg_type_str[type]);
6390                 return false;
6391         }
6392
6393         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
6394                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
6395                         smin, reg_type_str[type]);
6396                 return false;
6397         }
6398
6399         return true;
6400 }
6401
6402 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
6403 {
6404         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
6405 }
6406
6407 enum {
6408         REASON_BOUNDS   = -1,
6409         REASON_TYPE     = -2,
6410         REASON_PATHS    = -3,
6411         REASON_LIMIT    = -4,
6412         REASON_STACK    = -5,
6413 };
6414
6415 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6416                               u32 *alu_limit, bool mask_to_left)
6417 {
6418         u32 max = 0, ptr_limit = 0;
6419
6420         switch (ptr_reg->type) {
6421         case PTR_TO_STACK:
6422                 /* Offset 0 is out-of-bounds, but acceptable start for the
6423                  * left direction, see BPF_REG_FP. Also, unknown scalar
6424                  * offset where we would need to deal with min/max bounds is
6425                  * currently prohibited for unprivileged.
6426                  */
6427                 max = MAX_BPF_STACK + mask_to_left;
6428                 ptr_limit = -(ptr_reg->var_off.value + ptr_reg->off);
6429                 break;
6430         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6431                 max = ptr_reg->map_ptr->value_size;
6432                 ptr_limit = (mask_to_left ?
6433                              ptr_reg->smin_value :
6434                              ptr_reg->umax_value) + ptr_reg->off;
6435                 break;
6436         default:
6437                 return REASON_TYPE;
6438         }
6439
6440         if (ptr_limit >= max)
6441                 return REASON_LIMIT;
6442         *alu_limit = ptr_limit;
6443         return 0;
6444 }
6445
6446 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
6447                                     const struct bpf_insn *insn)
6448 {
6449         return env->bypass_spec_v1 || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
6450 }
6451
6452 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
6453                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
6454 {
6455         /* If we arrived here from different branches with different
6456          * state or limits to sanitize, then this won't work.
6457          */
6458         if (aux->alu_state &&
6459             (aux->alu_state != alu_state ||
6460              aux->alu_limit != alu_limit))
6461                 return REASON_PATHS;
6462
6463         /* Corresponding fixup done in do_misc_fixups(). */
6464         aux->alu_state = alu_state;
6465         aux->alu_limit = alu_limit;
6466         return 0;
6467 }
6468
6469 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
6470                             struct bpf_insn *insn)
6471 {
6472         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
6473
6474         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
6475                 return 0;
6476
6477         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
6478 }
6479
6480 static bool sanitize_needed(u8 opcode)
6481 {
6482         return opcode == BPF_ADD || opcode == BPF_SUB;
6483 }
6484
6485 struct bpf_sanitize_info {
6486         struct bpf_insn_aux_data aux;
6487         bool mask_to_left;
6488 };
6489
6490 static struct bpf_verifier_state *
6491 sanitize_speculative_path(struct bpf_verifier_env *env,
6492                           const struct bpf_insn *insn,
6493                           u32 next_idx, u32 curr_idx)
6494 {
6495         struct bpf_verifier_state *branch;
6496         struct bpf_reg_state *regs;
6497
6498         branch = push_stack(env, next_idx, curr_idx, true);
6499         if (branch && insn) {
6500                 regs = branch->frame[branch->curframe]->regs;
6501                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
6502                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
6503                 } else if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
6504                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
6505                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->src_reg);
6506                 }
6507         }
6508         return branch;
6509 }
6510
6511 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
6512                             struct bpf_insn *insn,
6513                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6514                             const struct bpf_reg_state *off_reg,
6515                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
6516                             struct bpf_sanitize_info *info,
6517                             const bool commit_window)
6518 {
6519         struct bpf_insn_aux_data *aux = commit_window ? cur_aux(env) : &info->aux;
6520         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6521         bool off_is_imm = tnum_is_const(off_reg->var_off);
6522         bool off_is_neg = off_reg->smin_value < 0;
6523         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
6524         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6525         u32 alu_state, alu_limit;
6526         struct bpf_reg_state tmp;
6527         bool ret;
6528         int err;
6529
6530         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
6531                 return 0;
6532
6533         /* We already marked aux for masking from non-speculative
6534          * paths, thus we got here in the first place. We only care
6535          * to explore bad access from here.
6536          */
6537         if (vstate->speculative)
6538                 goto do_sim;
6539
6540         if (!commit_window) {
6541                 if (!tnum_is_const(off_reg->var_off) &&
6542                     (off_reg->smin_value < 0) != (off_reg->smax_value < 0))
6543                         return REASON_BOUNDS;
6544
6545                 info->mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
6546                                      (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
6547         }
6548
6549         err = retrieve_ptr_limit(ptr_reg, &alu_limit, info->mask_to_left);
6550         if (err < 0)
6551                 return err;
6552
6553         if (commit_window) {
6554                 /* In commit phase we narrow the masking window based on
6555                  * the observed pointer move after the simulated operation.
6556                  */
6557                 alu_state = info->aux.alu_state;
6558                 alu_limit = abs(info->aux.alu_limit - alu_limit);
6559         } else {
6560                 alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
6561                 alu_state |= off_is_imm ? BPF_ALU_IMMEDIATE : 0;
6562                 alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
6563                              BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
6564         }
6565
6566         err = update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit);
6567         if (err < 0)
6568                 return err;
6569 do_sim:
6570         /* If we're in commit phase, we're done here given we already
6571          * pushed the truncated dst_reg into the speculative verification
6572          * stack.
6573          *
6574          * Also, when register is a known constant, we rewrite register-based
6575          * operation to immediate-based, and thus do not need masking (and as
6576          * a consequence, do not need to simulate the zero-truncation either).
6577          */
6578         if (commit_window || off_is_imm)
6579                 return 0;
6580
6581         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
6582          * speculative execution from truncation as a result of
6583          * masking when off was not within expected range. If off
6584          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
6585          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
6586          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
6587          * and truncated reg-based in the other in order to explore
6588          * bad access.
6589          */
6590         if (!ptr_is_dst_reg) {
6591                 tmp = *dst_reg;
6592                 *dst_reg = *ptr_reg;
6593         }
6594         ret = sanitize_speculative_path(env, NULL, env->insn_idx + 1,
6595                                         env->insn_idx);
6596         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
6597                 *dst_reg = tmp;
6598         return !ret ? REASON_STACK : 0;
6599 }
6600
6601 static void sanitize_mark_insn_seen(struct bpf_verifier_env *env)
6602 {
6603         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6604
6605         /* If we simulate paths under speculation, we don't update the
6606          * insn as 'seen' such that when we verify unreachable paths in
6607          * the non-speculative domain, sanitize_dead_code() can still
6608          * rewrite/sanitize them.
6609          */
6610         if (!vstate->speculative)
6611                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = env->pass_cnt;
6612 }
6613
6614 static int sanitize_err(struct bpf_verifier_env *env,
6615                         const struct bpf_insn *insn, int reason,
6616                         const struct bpf_reg_state *off_reg,
6617                         const struct bpf_reg_state *dst_reg)
6618 {
6619         static const char *err = "pointer arithmetic with it prohibited for !root";
6620         const char *op = BPF_OP(insn->code) == BPF_ADD ? "add" : "sub";
6621         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
6622
6623         switch (reason) {
6624         case REASON_BOUNDS:
6625                 verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, %s\n",
6626                         off_reg == dst_reg ? dst : src, err);
6627                 break;
6628         case REASON_TYPE:
6629                 verbose(env, "R%d has pointer with unsupported alu operation, %s\n",
6630                         off_reg == dst_reg ? src : dst, err);
6631                 break;
6632         case REASON_PATHS:
6633                 verbose(env, "R%d tried to %s from different maps, paths or scalars, %s\n",
6634                         dst, op, err);
6635                 break;
6636         case REASON_LIMIT:
6637                 verbose(env, "R%d tried to %s beyond pointer bounds, %s\n",
6638                         dst, op, err);
6639                 break;
6640         case REASON_STACK:
6641                 verbose(env, "R%d could not be pushed for speculative verification, %s\n",
6642                         dst, err);
6643                 break;
6644         default:
6645                 verbose(env, "verifier internal error: unknown reason (%d)\n",
6646                         reason);
6647                 break;
6648         }
6649
6650         return -EACCES;
6651 }
6652
6653 /* check that stack access falls within stack limits and that 'reg' doesn't
6654  * have a variable offset.
6655  *
6656  * Variable offset is prohibited for unprivileged mode for simplicity since it
6657  * requires corresponding support in Spectre masking for stack ALU.  See also
6658  * retrieve_ptr_limit().
6659  *
6660  *
6661  * 'off' includes 'reg->off'.
6662  */
6663 static int check_stack_access_for_ptr_arithmetic(
6664                                 struct bpf_verifier_env *env,
6665                                 int regno,
6666                                 const struct bpf_reg_state *reg,
6667                                 int off)
6668 {
6669         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
6670                 char tn_buf[48];
6671
6672                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6673                 verbose(env, "R%d variable stack access prohibited for !root, var_off=%s off=%d\n",
6674                         regno, tn_buf, off);
6675                 return -EACCES;
6676         }
6677
6678         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
6679                 verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
6680                         "prohibited for !root; off=%d\n", regno, off);
6681                 return -EACCES;
6682         }
6683
6684         return 0;
6685 }
6686
6687 static int sanitize_check_bounds(struct bpf_verifier_env *env,
6688                                  const struct bpf_insn *insn,
6689                                  const struct bpf_reg_state *dst_reg)
6690 {
6691         u32 dst = insn->dst_reg;
6692
6693         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
6694          * in order to be able to sanitize access later on.
6695          */
6696         if (env->bypass_spec_v1)
6697                 return 0;
6698
6699         switch (dst_reg->type) {
6700         case PTR_TO_STACK:
6701                 if (check_stack_access_for_ptr_arithmetic(env, dst, dst_reg,
6702                                         dst_reg->off + dst_reg->var_off.value))
6703                         return -EACCES;
6704                 break;
6705         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6706                 if (check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
6707                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
6708                                 "prohibited for !root\n", dst);
6709                         return -EACCES;
6710                 }
6711                 break;
6712         default:
6713                 break;
6714         }
6715
6716         return 0;
6717 }
6718
6719 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
6720  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
6721  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
6722  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
6723  */
6724 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
6725                                    struct bpf_insn *insn,
6726                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6727                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
6728 {
6729         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6730         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
6731         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
6732         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
6733         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
6734             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
6735         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
6736             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
6737         struct bpf_sanitize_info info = {};
6738         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6739         u32 dst = insn->dst_reg;
6740         int ret;
6741
6742         dst_reg = &regs[dst];
6743
6744         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
6745             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
6746                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
6747                  * e.g. dead branches.
6748                  */
6749                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
6750                 return 0;
6751         }
6752
6753         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
6754                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
6755                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
6756                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
6757                         return 0;
6758                 }
6759
6760                 verbose(env,
6761                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
6762                         dst);
6763                 return -EACCES;
6764         }
6765
6766         switch (ptr_reg->type) {
6767         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
6768                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
6769                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
6770                 return -EACCES;
6771         case CONST_PTR_TO_MAP:
6772                 /* smin_val represents the known value */
6773                 if (known && smin_val == 0 && opcode == BPF_ADD)
6774                         break;
6775                 fallthrough;
6776         case PTR_TO_PACKET_END:
6777         case PTR_TO_SOCKET:
6778         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6779         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6780         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6781         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6782         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6783         case PTR_TO_XDP_SOCK:
6784                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
6785                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
6786                 return -EACCES;
6787         default:
6788                 break;
6789         }
6790
6791         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
6792          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
6793          */
6794         dst_reg->type = ptr_reg->type;
6795         dst_reg->id = ptr_reg->id;
6796
6797         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
6798             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
6799                 return -EINVAL;
6800
6801         /* pointer types do not carry 32-bit bounds at the moment. */
6802         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
6803
6804         if (sanitize_needed(opcode)) {
6805                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, off_reg, dst_reg,
6806                                        &info, false);
6807                 if (ret < 0)
6808                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
6809         }
6810
6811         switch (opcode) {
6812         case BPF_ADD:
6813                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
6814                  * the s32 'off' field
6815                  */
6816                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
6817                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
6818                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
6819                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
6820                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
6821                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
6822                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
6823                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
6824                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
6825                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6826                         break;
6827                 }
6828                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
6829                  * == 0, since it's a scalar.
6830                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
6831                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
6832                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
6833                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
6834                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
6835                  * from ptr_reg.
6836                  */
6837                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
6838                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
6839                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6840                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6841                 } else {
6842                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
6843                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
6844                 }
6845                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
6846                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
6847                         dst_reg->umin_value = 0;
6848                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6849                 } else {
6850                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
6851                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
6852                 }
6853                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
6854                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
6855                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6856                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
6857                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
6858                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
6859                         memset(&dst_reg->raw, 0, sizeof(dst_reg->raw));
6860                 }
6861                 break;
6862         case BPF_SUB:
6863                 if (dst_reg == off_reg) {
6864                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
6865                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
6866                                 dst);
6867                         return -EACCES;
6868                 }
6869                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
6870                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
6871                  * be able to deal with it.
6872                  */
6873                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
6874                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
6875                                 dst);
6876                         return -EACCES;
6877                 }
6878                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
6879                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
6880                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
6881                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
6882                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
6883                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
6884                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
6885                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
6886                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
6887                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
6888                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6889                         break;
6890                 }
6891                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
6892                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
6893                  */
6894                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
6895                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
6896                         /* Overflow possible, we know nothing */
6897                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6898                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6899                 } else {
6900                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
6901                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
6902                 }
6903                 if (umin_ptr < umax_val) {
6904                         /* Overflow possible, we know nothing */
6905                         dst_reg->umin_value = 0;
6906                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6907                 } else {
6908                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
6909                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
6910                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
6911                 }
6912                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
6913                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
6914                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6915                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
6916                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
6917                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
6918                         if (smin_val < 0)
6919                                 memset(&dst_reg->raw, 0, sizeof(dst_reg->raw));
6920                 }
6921                 break;
6922         case BPF_AND:
6923         case BPF_OR:
6924         case BPF_XOR:
6925                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
6926                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
6927                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
6928                 return -EACCES;
6929         default:
6930                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
6931                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
6932                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
6933                 return -EACCES;
6934         }
6935
6936         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
6937                 return -EINVAL;
6938
6939         __update_reg_bounds(dst_reg);
6940         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
6941         __reg_bound_offset(dst_reg);
6942
6943         if (sanitize_check_bounds(env, insn, dst_reg) < 0)
6944                 return -EACCES;
6945         if (sanitize_needed(opcode)) {
6946                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, dst_reg, off_reg, dst_reg,
6947                                        &info, true);
6948                 if (ret < 0)
6949                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
6950         }
6951
6952         return 0;
6953 }
6954
6955 static void scalar32_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6956                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
6957 {
6958         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
6959         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
6960         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
6961         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
6962
6963         if (signed_add32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smin_val) ||
6964             signed_add32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smax_val)) {
6965                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
6966                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
6967         } else {
6968                 dst_reg->s32_min_value += smin_val;
6969                 dst_reg->s32_max_value += smax_val;
6970         }
6971         if (dst_reg->u32_min_value + umin_val < umin_val ||
6972             dst_reg->u32_max_value + umax_val < umax_val) {
6973                 dst_reg->u32_min_value = 0;
6974                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
6975         } else {
6976                 dst_reg->u32_min_value += umin_val;
6977                 dst_reg->u32_max_value += umax_val;
6978         }
6979 }
6980
6981 static void scalar_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6982                                struct bpf_reg_state *src_reg)
6983 {
6984         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
6985         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
6986         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
6987         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
6988
6989         if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
6990             signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
6991                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6992                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6993         } else {
6994                 dst_reg->smin_value += smin_val;
6995                 dst_reg->smax_value += smax_val;
6996         }
6997         if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
6998             dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
6999                 dst_reg->umin_value = 0;
7000                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7001         } else {
7002                 dst_reg->umin_value += umin_val;
7003                 dst_reg->umax_value += umax_val;
7004         }
7005 }
7006
7007 static void scalar32_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7008                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7009 {
7010         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7011         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
7012         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7013         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7014
7015         if (signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smax_val) ||
7016             signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smin_val)) {
7017                 /* Overflow possible, we know nothing */
7018                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7019                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7020         } else {
7021                 dst_reg->s32_min_value -= smax_val;
7022                 dst_reg->s32_max_value -= smin_val;
7023         }
7024         if (dst_reg->u32_min_value < umax_val) {
7025                 /* Overflow possible, we know nothing */
7026                 dst_reg->u32_min_value = 0;
7027                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7028         } else {
7029                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
7030                 dst_reg->u32_min_value -= umax_val;
7031                 dst_reg->u32_max_value -= umin_val;
7032         }
7033 }
7034
7035 static void scalar_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7036                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7037 {
7038         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7039         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
7040         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7041         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7042
7043         if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
7044             signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
7045                 /* Overflow possible, we know nothing */
7046                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7047                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7048         } else {
7049                 dst_reg->smin_value -= smax_val;
7050                 dst_reg->smax_value -= smin_val;
7051         }
7052         if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
7053                 /* Overflow possible, we know nothing */
7054                 dst_reg->umin_value = 0;
7055                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7056         } else {
7057                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
7058                 dst_reg->umin_value -= umax_val;
7059                 dst_reg->umax_value -= umin_val;
7060         }
7061 }
7062
7063 static void scalar32_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7064                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7065 {
7066         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7067         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7068         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7069
7070         if (smin_val < 0 || dst_reg->s32_min_value < 0) {
7071                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
7072                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7073                 return;
7074         }
7075         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
7076          * copy the result to signed (unless it exceeds S32_MAX).
7077          */
7078         if (umax_val > U16_MAX || dst_reg->u32_max_value > U16_MAX) {
7079                 /* Potential overflow, we know nothing */
7080                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7081                 return;
7082         }
7083         dst_reg->u32_min_value *= umin_val;
7084         dst_reg->u32_max_value *= umax_val;
7085         if (dst_reg->u32_max_value > S32_MAX) {
7086                 /* Overflow possible, we know nothing */
7087                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7088                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7089         } else {
7090                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7091                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7092         }
7093 }
7094
7095 static void scalar_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7096                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7097 {
7098         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7099         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7100         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7101
7102         if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
7103                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
7104                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7105                 return;
7106         }
7107         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
7108          * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
7109          */
7110         if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
7111                 /* Potential overflow, we know nothing */
7112                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7113                 return;
7114         }
7115         dst_reg->umin_value *= umin_val;
7116         dst_reg->umax_value *= umax_val;
7117         if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
7118                 /* Overflow possible, we know nothing */
7119                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7120                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7121         } else {
7122                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7123                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7124         }
7125 }
7126
7127 static void scalar32_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7128                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7129 {
7130         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7131         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7132         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7133         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7134         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7135
7136         if (src_known && dst_known) {
7137                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7138                 return;
7139         }
7140
7141         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
7142          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
7143          */
7144         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
7145         dst_reg->u32_max_value = min(dst_reg->u32_max_value, umax_val);
7146         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
7147                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
7148                  * ain't nobody got time for that.
7149                  */
7150                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7151                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7152         } else {
7153                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
7154                  * cast result into s64.
7155                  */
7156                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7157                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7158         }
7159 }
7160
7161 static void scalar_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7162                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7163 {
7164         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7165         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7166         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7167         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7168
7169         if (src_known && dst_known) {
7170                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7171                 return;
7172         }
7173
7174         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
7175          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
7176          */
7177         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
7178         dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
7179         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
7180                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
7181                  * ain't nobody got time for that.
7182                  */
7183                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7184                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7185         } else {
7186                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
7187                  * cast result into s64.
7188                  */
7189                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7190                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7191         }
7192         /* We may learn something more from the var_off */
7193         __update_reg_bounds(dst_reg);
7194 }
7195
7196 static void scalar32_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7197                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
7198 {
7199         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7200         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7201         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7202         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7203         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7204
7205         if (src_known && dst_known) {
7206                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7207                 return;
7208         }
7209
7210         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
7211          * maximum of the operands' minima
7212          */
7213         dst_reg->u32_min_value = max(dst_reg->u32_min_value, umin_val);
7214         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
7215         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
7216                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
7217                  * ain't nobody got time for that.
7218                  */
7219                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7220                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7221         } else {
7222                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
7223                  * cast result into s64.
7224                  */
7225                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7226                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7227         }
7228 }
7229
7230 static void scalar_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7231                               struct bpf_reg_state *src_reg)
7232 {
7233         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7234         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7235         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7236         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7237
7238         if (src_known && dst_known) {
7239                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7240                 return;
7241         }
7242
7243         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
7244          * maximum of the operands' minima
7245          */
7246         dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
7247         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
7248         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
7249                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
7250                  * ain't nobody got time for that.
7251                  */
7252                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7253                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7254         } else {
7255                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
7256                  * cast result into s64.
7257                  */
7258                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7259                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7260         }
7261         /* We may learn something more from the var_off */
7262         __update_reg_bounds(dst_reg);
7263 }
7264
7265 static void scalar32_min_max_xor(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7266                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7267 {
7268         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7269         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7270         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7271         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7272
7273         if (src_known && dst_known) {
7274                 __mark_reg32_known(dst_reg, var32_off.value);
7275                 return;
7276         }
7277
7278         /* We get both minimum and maximum from the var32_off. */
7279         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
7280         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
7281
7282         if (dst_reg->s32_min_value >= 0 && smin_val >= 0) {
7283                 /* XORing two positive sign numbers gives a positive,
7284                  * so safe to cast u32 result into s32.
7285                  */
7286                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7287                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7288         } else {
7289                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7290                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7291         }
7292 }
7293
7294 static void scalar_min_max_xor(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7295                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7296 {
7297         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7298         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7299         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7300
7301         if (src_known && dst_known) {
7302                 /* dst_reg->var_off.value has been updated earlier */
7303                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7304                 return;
7305         }
7306
7307         /* We get both minimum and maximum from the var_off. */
7308         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
7309         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
7310
7311         if (dst_reg->smin_value >= 0 && smin_val >= 0) {
7312                 /* XORing two positive sign numbers gives a positive,
7313                  * so safe to cast u64 result into s64.
7314                  */
7315                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7316                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7317         } else {
7318                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7319                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7320         }
7321
7322         __update_reg_bounds(dst_reg);
7323 }
7324
7325 static void __scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7326                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
7327 {
7328         /* We lose all sign bit information (except what we can pick
7329          * up from var_off)
7330          */
7331         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7332         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7333         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
7334         if (umax_val > 31 || dst_reg->u32_max_value > 1ULL << (31 - umax_val)) {
7335                 dst_reg->u32_min_value = 0;
7336                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7337         } else {
7338                 dst_reg->u32_min_value <<= umin_val;
7339                 dst_reg->u32_max_value <<= umax_val;
7340         }
7341 }
7342
7343 static void scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7344                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7345 {
7346         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7347         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7348         /* u32 alu operation will zext upper bits */
7349         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7350
7351         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7352         dst_reg->var_off = tnum_subreg(tnum_lshift(subreg, umin_val));
7353         /* Not required but being careful mark reg64 bounds as unknown so
7354          * that we are forced to pick them up from tnum and zext later and
7355          * if some path skips this step we are still safe.
7356          */
7357         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7358         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7359 }
7360
7361 static void __scalar64_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7362                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
7363 {
7364         /* Special case <<32 because it is a common compiler pattern to sign
7365          * extend subreg by doing <<32 s>>32. In this case if 32bit bounds are
7366          * positive we know this shift will also be positive so we can track
7367          * bounds correctly. Otherwise we lose all sign bit information except
7368          * what we can pick up from var_off. Perhaps we can generalize this
7369          * later to shifts of any length.
7370          */
7371         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_max_value >= 0)
7372                 dst_reg->smax_value = (s64)dst_reg->s32_max_value << 32;
7373         else
7374                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7375
7376         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_min_value >= 0)
7377                 dst_reg->smin_value = (s64)dst_reg->s32_min_value << 32;
7378         else
7379                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7380
7381         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
7382         if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
7383                 dst_reg->umin_value = 0;
7384                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7385         } else {
7386                 dst_reg->umin_value <<= umin_val;
7387                 dst_reg->umax_value <<= umax_val;
7388         }
7389 }
7390
7391 static void scalar_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7392                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7393 {
7394         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7395         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7396
7397         /* scalar64 calc uses 32bit unshifted bounds so must be called first */
7398         __scalar64_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7399         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7400
7401         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
7402         /* We may learn something more from the var_off */
7403         __update_reg_bounds(dst_reg);
7404 }
7405
7406 static void scalar32_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7407                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7408 {
7409         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7410         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7411         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7412
7413         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
7414          * be negative, then either:
7415          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
7416          *    unknown, so we lose our signed bounds
7417          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
7418          *    signed bounds
7419          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
7420          *    about the result
7421          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
7422          * unsigned bounds capture the signed bounds.
7423          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
7424          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
7425          * var_off of the result.
7426          */
7427         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7428         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7429
7430         dst_reg->var_off = tnum_rshift(subreg, umin_val);
7431         dst_reg->u32_min_value >>= umax_val;
7432         dst_reg->u32_max_value >>= umin_val;
7433
7434         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7435         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7436 }
7437
7438 static void scalar_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7439                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7440 {
7441         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7442         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7443
7444         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
7445          * be negative, then either:
7446          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
7447          *    unknown, so we lose our signed bounds
7448          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
7449          *    signed bounds
7450          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
7451          *    about the result
7452          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
7453          * unsigned bounds capture the signed bounds.
7454          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
7455          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
7456          * var_off of the result.
7457          */
7458         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7459         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7460         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
7461         dst_reg->umin_value >>= umax_val;
7462         dst_reg->umax_value >>= umin_val;
7463
7464         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
7465          * on bits being shifted in. Take easy way out and mark unbounded
7466          * so we can recalculate later from tnum.
7467          */
7468         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7469         __update_reg_bounds(dst_reg);
7470 }
7471
7472 static void scalar32_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7473                                   struct bpf_reg_state *src_reg)
7474 {
7475         u64 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7476
7477         /* Upon reaching here, src_known is true and
7478          * umax_val is equal to umin_val.
7479          */
7480         dst_reg->s32_min_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_min_value) >> umin_val);
7481         dst_reg->s32_max_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_max_value) >> umin_val);
7482
7483         dst_reg->var_off = tnum_arshift(tnum_subreg(dst_reg->var_off), umin_val, 32);
7484
7485         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
7486          * dst_reg var_off to refine the result.
7487          */
7488         dst_reg->u32_min_value = 0;
7489         dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7490
7491         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7492         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7493 }
7494
7495 static void scalar_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7496                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
7497 {
7498         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7499
7500         /* Upon reaching here, src_known is true and umax_val is equal
7501          * to umin_val.
7502          */
7503         dst_reg->smin_value >>= umin_val;
7504         dst_reg->smax_value >>= umin_val;
7505
7506         dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val, 64);
7507
7508         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
7509          * dst_reg var_off to refine the result.
7510          */
7511         dst_reg->umin_value = 0;
7512         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7513
7514         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
7515          * on bits being shifted in from upper 32-bits. Take easy way out
7516          * and mark unbounded so we can recalculate later from tnum.
7517          */
7518         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7519         __update_reg_bounds(dst_reg);
7520 }
7521
7522 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
7523  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
7524  * need extra checks in the 32-bit case.
7525  */
7526 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
7527                                       struct bpf_insn *insn,
7528                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
7529                                       struct bpf_reg_state src_reg)
7530 {
7531         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
7532         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7533         bool src_known;
7534         s64 smin_val, smax_val;
7535         u64 umin_val, umax_val;
7536         s32 s32_min_val, s32_max_val;
7537         u32 u32_min_val, u32_max_val;
7538         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
7539         bool alu32 = (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64);
7540         int ret;
7541
7542         smin_val = src_reg.smin_value;
7543         smax_val = src_reg.smax_value;
7544         umin_val = src_reg.umin_value;
7545         umax_val = src_reg.umax_value;
7546
7547         s32_min_val = src_reg.s32_min_value;
7548         s32_max_val = src_reg.s32_max_value;
7549         u32_min_val = src_reg.u32_min_value;
7550         u32_max_val = src_reg.u32_max_value;
7551
7552         if (alu32) {
7553                 src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg.var_off);
7554                 if ((src_known &&
7555                      (s32_min_val != s32_max_val || u32_min_val != u32_max_val)) ||
7556                     s32_min_val > s32_max_val || u32_min_val > u32_max_val) {
7557                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
7558                          * derived from e.g. dead branches.
7559                          */
7560                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7561                         return 0;
7562                 }
7563         } else {
7564                 src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
7565                 if ((src_known &&
7566                      (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
7567                     smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
7568                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
7569                          * derived from e.g. dead branches.
7570                          */
7571                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7572                         return 0;
7573                 }
7574         }
7575
7576         if (!src_known &&
7577             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
7578                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7579                 return 0;
7580         }
7581
7582         if (sanitize_needed(opcode)) {
7583                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
7584                 if (ret < 0)
7585                         return sanitize_err(env, insn, ret, NULL, NULL);
7586         }
7587
7588         /* Calculate sign/unsigned bounds and tnum for alu32 and alu64 bit ops.
7589          * There are two classes of instructions: The first class we track both
7590          * alu32 and alu64 sign/unsigned bounds independently this provides the
7591          * greatest amount of precision when alu operations are mixed with jmp32
7592          * operations. These operations are BPF_ADD, BPF_SUB, BPF_MUL, BPF_ADD,
7593          * and BPF_OR. This is possible because these ops have fairly easy to
7594          * understand and calculate behavior in both 32-bit and 64-bit alu ops.
7595          * See alu32 verifier tests for examples. The second class of
7596          * operations, BPF_LSH, BPF_RSH, and BPF_ARSH, however are not so easy
7597          * with regards to tracking sign/unsigned bounds because the bits may
7598          * cross subreg boundaries in the alu64 case. When this happens we mark
7599          * the reg unbounded in the subreg bound space and use the resulting
7600          * tnum to calculate an approximation of the sign/unsigned bounds.
7601          */
7602         switch (opcode) {
7603         case BPF_ADD:
7604                 scalar32_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
7605                 scalar_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
7606                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7607                 break;
7608         case BPF_SUB:
7609                 scalar32_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
7610                 scalar_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
7611                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7612                 break;
7613         case BPF_MUL:
7614                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7615                 scalar32_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
7616                 scalar_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
7617                 break;
7618         case BPF_AND:
7619                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7620                 scalar32_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
7621                 scalar_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
7622                 break;
7623         case BPF_OR:
7624                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7625                 scalar32_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
7626                 scalar_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
7627                 break;
7628         case BPF_XOR:
7629                 dst_reg->var_off = tnum_xor(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7630                 scalar32_min_max_xor(dst_reg, &src_reg);
7631                 scalar_min_max_xor(dst_reg, &src_reg);
7632                 break;
7633         case BPF_LSH:
7634                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7635                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7636                          * This includes shifts by a negative number.
7637                          */
7638                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7639                         break;
7640                 }
7641                 if (alu32)
7642                         scalar32_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
7643                 else
7644                         scalar_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
7645                 break;
7646         case BPF_RSH:
7647                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7648                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7649                          * This includes shifts by a negative number.
7650                          */
7651                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7652                         break;
7653                 }
7654                 if (alu32)
7655                         scalar32_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
7656                 else
7657                         scalar_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
7658                 break;
7659         case BPF_ARSH:
7660                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7661                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7662                          * This includes shifts by a negative number.
7663                          */
7664                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7665                         break;
7666                 }
7667                 if (alu32)
7668                         scalar32_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
7669                 else
7670                         scalar_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
7671                 break;
7672         default:
7673                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7674                 break;
7675         }
7676
7677         /* ALU32 ops are zero extended into 64bit register */
7678         if (alu32)
7679                 zext_32_to_64(dst_reg);
7680
7681         __update_reg_bounds(dst_reg);
7682         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
7683         __reg_bound_offset(dst_reg);
7684         return 0;
7685 }
7686
7687 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
7688  * and var_off.
7689  */
7690 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
7691                                    struct bpf_insn *insn)
7692 {
7693         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
7694         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
7695         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
7696         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
7697         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7698         int err;
7699
7700         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
7701         src_reg = NULL;
7702         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
7703                 ptr_reg = dst_reg;
7704         else
7705                 /* Make sure ID is cleared otherwise dst_reg min/max could be
7706                  * incorrectly propagated into other registers by find_equal_scalars()
7707                  */
7708                 dst_reg->id = 0;
7709         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7710                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
7711                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
7712                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
7713                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
7714                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
7715                                  * pointer subtraction
7716                                  */
7717                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
7718                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7719                                         return 0;
7720                                 }
7721                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
7722                                         insn->dst_reg,
7723                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
7724                                 return -EACCES;
7725                         } else {
7726                                 /* scalar += pointer
7727                                  * This is legal, but we have to reverse our
7728                                  * src/dest handling in computing the range
7729                                  */
7730                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
7731                                 if (err)
7732                                         return err;
7733                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7734                                                                src_reg, dst_reg);
7735                         }
7736                 } else if (ptr_reg) {
7737                         /* pointer += scalar */
7738                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
7739                         if (err)
7740                                 return err;
7741                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7742                                                        dst_reg, src_reg);
7743                 }
7744         } else {
7745                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
7746                  * need to be able to read from this state.
7747                  */
7748                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
7749                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
7750                 src_reg = &off_reg;
7751                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
7752                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7753                                                        ptr_reg, src_reg);
7754         }
7755
7756         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
7757         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
7758                 print_verifier_state(env, state);
7759                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
7760                 return -EINVAL;
7761         }
7762         if (WARN_ON(!src_reg)) {
7763                 print_verifier_state(env, state);
7764                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
7765                 return -EINVAL;
7766         }
7767         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
7768 }
7769
7770 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
7771 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
7772 {
7773         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
7774         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7775         int err;
7776
7777         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
7778                 if (opcode == BPF_NEG) {
7779                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
7780                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7781                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
7782                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
7783                                 return -EINVAL;
7784                         }
7785                 } else {
7786                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
7787                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
7788                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7789                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
7790                                 return -EINVAL;
7791                         }
7792                 }
7793
7794                 /* check src operand */
7795                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7796                 if (err)
7797                         return err;
7798
7799                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
7800                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
7801                                 insn->dst_reg);
7802                         return -EACCES;
7803                 }
7804
7805                 /* check dest operand */
7806                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
7807                 if (err)
7808                         return err;
7809
7810         } else if (opcode == BPF_MOV) {
7811
7812                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7813                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
7814                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
7815                                 return -EINVAL;
7816                         }
7817
7818                         /* check src operand */
7819                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7820                         if (err)
7821                                 return err;
7822                 } else {
7823                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
7824                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
7825                                 return -EINVAL;
7826                         }
7827                 }
7828
7829                 /* check dest operand, mark as required later */
7830                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7831                 if (err)
7832                         return err;
7833
7834                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7835                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
7836                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
7837
7838                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7839                                 /* case: R1 = R2
7840                                  * copy register state to dest reg
7841                                  */
7842                                 if (src_reg->type == SCALAR_VALUE && !src_reg->id)
7843                                         /* Assign src and dst registers the same ID
7844                                          * that will be used by find_equal_scalars()
7845                                          * to propagate min/max range.
7846                                          */
7847                                         src_reg->id = ++env->id_gen;
7848                                 *dst_reg = *src_reg;
7849                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
7850                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
7851                         } else {
7852                                 /* R1 = (u32) R2 */
7853                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
7854                                         verbose(env,
7855                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
7856                                                 insn->src_reg);
7857                                         return -EACCES;
7858                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
7859                                         *dst_reg = *src_reg;
7860                                         /* Make sure ID is cleared otherwise
7861                                          * dst_reg min/max could be incorrectly
7862                                          * propagated into src_reg by find_equal_scalars()
7863                                          */
7864                                         dst_reg->id = 0;
7865                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
7866                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
7867                                 } else {
7868                                         mark_reg_unknown(env, regs,
7869                                                          insn->dst_reg);
7870                                 }
7871                                 zext_32_to_64(dst_reg);
7872                         }
7873                 } else {
7874                         /* case: R = imm
7875                          * remember the value we stored into this reg
7876                          */
7877                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
7878                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7879                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
7880                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7881                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
7882                                                  insn->imm);
7883                         } else {
7884                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
7885                                                  (u32)insn->imm);
7886                         }
7887                 }
7888
7889         } else if (opcode > BPF_END) {
7890                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
7891                 return -EINVAL;
7892
7893         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
7894
7895                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7896                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
7897                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
7898                                 return -EINVAL;
7899                         }
7900                         /* check src1 operand */
7901                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7902                         if (err)
7903                                 return err;
7904                 } else {
7905                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
7906                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
7907                                 return -EINVAL;
7908                         }
7909                 }
7910
7911                 /* check src2 operand */
7912                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7913                 if (err)
7914                         return err;
7915
7916                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
7917                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
7918                         verbose(env, "div by zero\n");
7919                         return -EINVAL;
7920                 }
7921
7922                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
7923                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
7924                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
7925
7926                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
7927                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
7928                                 return -EINVAL;
7929                         }
7930                 }
7931
7932                 /* check dest operand */
7933                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7934                 if (err)
7935                         return err;
7936
7937                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
7938         }
7939
7940         return 0;
7941 }
7942
7943 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
7944                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
7945                                      enum bpf_reg_type type, int new_range)
7946 {
7947         struct bpf_reg_state *reg;
7948         int i;
7949
7950         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
7951                 reg = &state->regs[i];
7952                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
7953                         /* keep the maximum range already checked */
7954                         reg->range = max(reg->range, new_range);
7955         }
7956
7957         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
7958                 if (!reg)
7959                         continue;
7960                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
7961                         reg->range = max(reg->range, new_range);
7962         }
7963 }
7964
7965 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
7966                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
7967                                    enum bpf_reg_type type,
7968                                    bool range_right_open)
7969 {
7970         int new_range, i;
7971
7972         if (dst_reg->off < 0 ||
7973             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
7974                 /* This doesn't give us any range */
7975                 return;
7976
7977         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
7978             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
7979                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
7980                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
7981                  */
7982                 return;
7983
7984         new_range = dst_reg->off;
7985         if (range_right_open)
7986                 new_range--;
7987
7988         /* Examples for register markings:
7989          *
7990          * pkt_data in dst register:
7991          *
7992          *   r2 = r3;
7993          *   r2 += 8;
7994          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
7995          *   <access okay>
7996          *
7997          *   r2 = r3;
7998          *   r2 += 8;
7999          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
8000          *   <handle exception>
8001          *
8002          *   Where:
8003          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
8004          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
8005          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
8006          *
8007          * pkt_data in src register:
8008          *
8009          *   r2 = r3;
8010          *   r2 += 8;
8011          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
8012          *   <handle exception>
8013          *
8014          *   r2 = r3;
8015          *   r2 += 8;
8016          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
8017          *   <access okay>
8018          *
8019          *   Where:
8020          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
8021          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
8022          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
8023          *
8024          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
8025          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
8026          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
8027          * the check.
8028          */
8029
8030         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
8031          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
8032          * the range won't allow anything.
8033          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
8034          */
8035         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
8036                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
8037                                          new_range);
8038 }
8039
8040 static int is_branch32_taken(struct bpf_reg_state *reg, u32 val, u8 opcode)
8041 {
8042         struct tnum subreg = tnum_subreg(reg->var_off);
8043         s32 sval = (s32)val;
8044
8045         switch (opcode) {
8046         case BPF_JEQ:
8047                 if (tnum_is_const(subreg))
8048                         return !!tnum_equals_const(subreg, val);
8049                 break;
8050         case BPF_JNE:
8051                 if (tnum_is_const(subreg))
8052                         return !tnum_equals_const(subreg, val);
8053                 break;
8054         case BPF_JSET:
8055                 if ((~subreg.mask & subreg.value) & val)
8056                         return 1;
8057                 if (!((subreg.mask | subreg.value) & val))
8058                         return 0;
8059                 break;
8060         case BPF_JGT:
8061                 if (reg->u32_min_value > val)
8062                         return 1;
8063                 else if (reg->u32_max_value <= val)
8064                         return 0;
8065                 break;
8066         case BPF_JSGT:
8067                 if (reg->s32_min_value > sval)
8068                         return 1;
8069                 else if (reg->s32_max_value <= sval)
8070                         return 0;
8071                 break;
8072         case BPF_JLT:
8073                 if (reg->u32_max_value < val)
8074                         return 1;
8075                 else if (reg->u32_min_value >= val)
8076                         return 0;
8077                 break;
8078         case BPF_JSLT:
8079                 if (reg->s32_max_value < sval)
8080                         return 1;
8081                 else if (reg->s32_min_value >= sval)
8082                         return 0;
8083                 break;
8084         case BPF_JGE:
8085                 if (reg->u32_min_value >= val)
8086                         return 1;
8087                 else if (reg->u32_max_value < val)
8088                         return 0;
8089                 break;
8090         case BPF_JSGE:
8091                 if (reg->s32_min_value >= sval)
8092                         return 1;
8093                 else if (reg->s32_max_value < sval)
8094                         return 0;
8095                 break;
8096         case BPF_JLE:
8097                 if (reg->u32_max_value <= val)
8098                         return 1;
8099                 else if (reg->u32_min_value > val)
8100                         return 0;
8101                 break;
8102         case BPF_JSLE:
8103                 if (reg->s32_max_value <= sval)
8104                         return 1;
8105                 else if (reg->s32_min_value > sval)
8106                         return 0;
8107                 break;
8108         }
8109
8110         return -1;
8111 }
8112
8113
8114 static int is_branch64_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode)
8115 {
8116         s64 sval = (s64)val;
8117
8118         switch (opcode) {
8119         case BPF_JEQ:
8120                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
8121                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
8122                 break;
8123         case BPF_JNE:
8124                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
8125                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
8126                 break;
8127         case BPF_JSET:
8128                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
8129                         return 1;
8130                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
8131                         return 0;
8132                 break;
8133         case BPF_JGT:
8134                 if (reg->umin_value > val)
8135                         return 1;
8136                 else if (reg->umax_value <= val)
8137                         return 0;
8138                 break;
8139         case BPF_JSGT:
8140                 if (reg->smin_value > sval)
8141                         return 1;
8142                 else if (reg->smax_value <= sval)
8143                         return 0;
8144                 break;
8145         case BPF_JLT:
8146                 if (reg->umax_value < val)
8147                         return 1;
8148                 else if (reg->umin_value >= val)
8149                         return 0;
8150                 break;
8151         case BPF_JSLT:
8152                 if (reg->smax_value < sval)
8153                         return 1;
8154                 else if (reg->smin_value >= sval)
8155                         return 0;
8156                 break;
8157         case BPF_JGE:
8158                 if (reg->umin_value >= val)
8159                         return 1;
8160                 else if (reg->umax_value < val)
8161                         return 0;
8162                 break;
8163         case BPF_JSGE:
8164                 if (reg->smin_value >= sval)
8165                         return 1;
8166                 else if (reg->smax_value < sval)
8167                         return 0;
8168                 break;
8169         case BPF_JLE:
8170                 if (reg->umax_value <= val)
8171                         return 1;
8172                 else if (reg->umin_value > val)
8173                         return 0;
8174                 break;
8175         case BPF_JSLE:
8176                 if (reg->smax_value <= sval)
8177                         return 1;
8178                 else if (reg->smin_value > sval)
8179                         return 0;
8180                 break;
8181         }
8182
8183         return -1;
8184 }
8185
8186 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
8187  * and return:
8188  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
8189  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
8190  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value
8191  *      range [0,10]
8192  */
8193 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
8194                            bool is_jmp32)
8195 {
8196         if (__is_pointer_value(false, reg)) {
8197                 if (!reg_type_not_null(reg->type))
8198                         return -1;
8199
8200                 /* If pointer is valid tests against zero will fail so we can
8201                  * use this to direct branch taken.
8202                  */
8203                 if (val != 0)
8204                         return -1;
8205
8206                 switch (opcode) {
8207                 case BPF_JEQ:
8208                         return 0;
8209                 case BPF_JNE:
8210                         return 1;
8211                 default:
8212                         return -1;
8213                 }
8214         }
8215
8216         if (is_jmp32)
8217                 return is_branch32_taken(reg, val, opcode);
8218         return is_branch64_taken(reg, val, opcode);
8219 }
8220
8221 static int flip_opcode(u32 opcode)
8222 {
8223         /* How can we transform "a <op> b" into "b <op> a"? */
8224         static const u8 opcode_flip[16] = {
8225                 /* these stay the same */
8226                 [BPF_JEQ  >> 4] = BPF_JEQ,
8227                 [BPF_JNE  >> 4] = BPF_JNE,
8228                 [BPF_JSET >> 4] = BPF_JSET,
8229                 /* these swap "lesser" and "greater" (L and G in the opcodes) */
8230                 [BPF_JGE  >> 4] = BPF_JLE,
8231                 [BPF_JGT  >> 4] = BPF_JLT,
8232                 [BPF_JLE  >> 4] = BPF_JGE,
8233                 [BPF_JLT  >> 4] = BPF_JGT,
8234                 [BPF_JSGE >> 4] = BPF_JSLE,
8235                 [BPF_JSGT >> 4] = BPF_JSLT,
8236                 [BPF_JSLE >> 4] = BPF_JSGE,
8237                 [BPF_JSLT >> 4] = BPF_JSGT
8238         };
8239         return opcode_flip[opcode >> 4];
8240 }
8241
8242 static int is_pkt_ptr_branch_taken(struct bpf_reg_state *dst_reg,
8243                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
8244                                    u8 opcode)
8245 {
8246         struct bpf_reg_state *pkt;
8247
8248         if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
8249                 pkt = dst_reg;
8250         } else if (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
8251                 pkt = src_reg;
8252                 opcode = flip_opcode(opcode);
8253         } else {
8254                 return -1;
8255         }
8256
8257         if (pkt->range >= 0)
8258                 return -1;
8259
8260         switch (opcode) {
8261         case BPF_JLE:
8262                 /* pkt <= pkt_end */
8263                 fallthrough;
8264         case BPF_JGT:
8265                 /* pkt > pkt_end */
8266                 if (pkt->range == BEYOND_PKT_END)
8267                         /* pkt has at last one extra byte beyond pkt_end */
8268                         return opcode == BPF_JGT;
8269                 break;
8270         case BPF_JLT:
8271                 /* pkt < pkt_end */
8272                 fallthrough;
8273         case BPF_JGE:
8274                 /* pkt >= pkt_end */
8275                 if (pkt->range == BEYOND_PKT_END || pkt->range == AT_PKT_END)
8276                         return opcode == BPF_JGE;
8277                 break;
8278         }
8279         return -1;
8280 }
8281
8282 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
8283  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
8284  * simply doing a BPF_K check.
8285  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
8286  */
8287 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
8288                             struct bpf_reg_state *false_reg,
8289                             u64 val, u32 val32,
8290                             u8 opcode, bool is_jmp32)
8291 {
8292         struct tnum false_32off = tnum_subreg(false_reg->var_off);
8293         struct tnum false_64off = false_reg->var_off;
8294         struct tnum true_32off = tnum_subreg(true_reg->var_off);
8295         struct tnum true_64off = true_reg->var_off;
8296         s64 sval = (s64)val;
8297         s32 sval32 = (s32)val32;
8298
8299         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
8300          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
8301          * the same object, but we don't bother with that.
8302          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
8303          * only need to check one of them for pointerness.
8304          */
8305         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
8306                 return;
8307
8308         switch (opcode) {
8309         case BPF_JEQ:
8310         case BPF_JNE:
8311         {
8312                 struct bpf_reg_state *reg =
8313                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
8314
8315                 /* JEQ/JNE comparison doesn't change the register equivalence.
8316                  * r1 = r2;
8317                  * if (r1 == 42) goto label;
8318                  * ...
8319                  * label: // here both r1 and r2 are known to be 42.
8320                  *
8321                  * Hence when marking register as known preserve it's ID.
8322                  */
8323                 if (is_jmp32)
8324                         __mark_reg32_known(reg, val32);
8325                 else
8326                         ___mark_reg_known(reg, val);
8327                 break;
8328         }
8329         case BPF_JSET:
8330                 if (is_jmp32) {
8331                         false_32off = tnum_and(false_32off, tnum_const(~val32));
8332                         if (is_power_of_2(val32))
8333                                 true_32off = tnum_or(true_32off,
8334                                                      tnum_const(val32));
8335                 } else {
8336                         false_64off = tnum_and(false_64off, tnum_const(~val));
8337                         if (is_power_of_2(val))
8338                                 true_64off = tnum_or(true_64off,
8339                                                      tnum_const(val));
8340                 }
8341                 break;
8342         case BPF_JGE:
8343         case BPF_JGT:
8344         {
8345                 if (is_jmp32) {
8346                         u32 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val32  : val32 - 1;
8347                         u32 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val32 + 1 : val32;
8348
8349                         false_reg->u32_max_value = min(false_reg->u32_max_value,
8350                                                        false_umax);
8351                         true_reg->u32_min_value = max(true_reg->u32_min_value,
8352                                                       true_umin);
8353                 } else {
8354                         u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
8355                         u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
8356
8357                         false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
8358                         true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
8359                 }
8360                 break;
8361         }
8362         case BPF_JSGE:
8363         case BPF_JSGT:
8364         {
8365                 if (is_jmp32) {
8366                         s32 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval32    : sval32 - 1;
8367                         s32 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval32 + 1 : sval32;
8368
8369                         false_reg->s32_max_value = min(false_reg->s32_max_value, false_smax);
8370                         true_reg->s32_min_value = max(true_reg->s32_min_value, true_smin);
8371                 } else {
8372                         s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
8373                         s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
8374
8375                         false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
8376                         true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
8377                 }
8378                 break;
8379         }
8380         case BPF_JLE:
8381         case BPF_JLT:
8382         {
8383                 if (is_jmp32) {
8384                         u32 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val32  : val32 + 1;
8385                         u32 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val32 - 1 : val32;
8386
8387                         false_reg->u32_min_value = max(false_reg->u32_min_value,
8388                                                        false_umin);
8389                         true_reg->u32_max_value = min(true_reg->u32_max_value,
8390                                                       true_umax);
8391                 } else {
8392                         u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
8393                         u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
8394
8395                         false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
8396                         true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
8397                 }
8398                 break;
8399         }
8400         case BPF_JSLE:
8401         case BPF_JSLT:
8402         {
8403                 if (is_jmp32) {
8404                         s32 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval32    : sval32 + 1;
8405                         s32 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval32 - 1 : sval32;
8406
8407                         false_reg->s32_min_value = max(false_reg->s32_min_value, false_smin);
8408                         true_reg->s32_max_value = min(true_reg->s32_max_value, true_smax);
8409                 } else {
8410                         s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
8411                         s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
8412
8413                         false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
8414                         true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
8415                 }
8416                 break;
8417         }
8418         default:
8419                 return;
8420         }
8421
8422         if (is_jmp32) {
8423                 false_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(false_64off),
8424                                              tnum_subreg(false_32off));
8425                 true_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(true_64off),
8426                                             tnum_subreg(true_32off));
8427                 __reg_combine_32_into_64(false_reg);
8428                 __reg_combine_32_into_64(true_reg);
8429         } else {
8430                 false_reg->var_off = false_64off;
8431                 true_reg->var_off = true_64off;
8432                 __reg_combine_64_into_32(false_reg);
8433                 __reg_combine_64_into_32(true_reg);
8434         }
8435 }
8436
8437 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
8438  * the variable reg.
8439  */
8440 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
8441                                 struct bpf_reg_state *false_reg,
8442                                 u64 val, u32 val32,
8443                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
8444 {
8445         opcode = flip_opcode(opcode);
8446         /* This uses zero as "not present in table"; luckily the zero opcode,
8447          * BPF_JA, can't get here.
8448          */
8449         if (opcode)
8450                 reg_set_min_max(true_reg, false_reg, val, val32, opcode, is_jmp32);
8451 }
8452
8453 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
8454 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
8455                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
8456 {
8457         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
8458                                                         dst_reg->umin_value);
8459         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
8460                                                         dst_reg->umax_value);
8461         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
8462                                                         dst_reg->smin_value);
8463         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
8464                                                         dst_reg->smax_value);
8465         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
8466                                                              dst_reg->var_off);
8467         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
8468         __update_reg_bounds(src_reg);
8469         __update_reg_bounds(dst_reg);
8470         /* We might have learned something about the sign bit. */
8471         __reg_deduce_bounds(src_reg);
8472         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
8473         /* We might have learned some bits from the bounds. */
8474         __reg_bound_offset(src_reg);
8475         __reg_bound_offset(dst_reg);
8476         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
8477          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
8478          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
8479          */
8480         __update_reg_bounds(src_reg);
8481         __update_reg_bounds(dst_reg);
8482 }
8483
8484 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
8485                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
8486                                 struct bpf_reg_state *false_src,
8487                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
8488                                 u8 opcode)
8489 {
8490         switch (opcode) {
8491         case BPF_JEQ:
8492                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
8493                 break;
8494         case BPF_JNE:
8495                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
8496                 break;
8497         }
8498 }
8499
8500 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
8501                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
8502                                  bool is_null)
8503 {
8504         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id &&
8505             !WARN_ON_ONCE(!reg->id)) {
8506                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
8507                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
8508                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
8509                  */
8510                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
8511                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
8512                                  reg->off)) {
8513                         __mark_reg_known_zero(reg);
8514                         reg->off = 0;
8515                 }
8516                 if (is_null) {
8517                         reg->type = SCALAR_VALUE;
8518                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
8519                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
8520                          * so that state pruning has chances to take effect.
8521                          */
8522                         reg->id = 0;
8523                         reg->ref_obj_id = 0;
8524
8525                         return;
8526                 }
8527
8528                 mark_ptr_not_null_reg(reg);
8529
8530                 if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
8531                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
8532                          * in release_reg_references().
8533                          *
8534                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
8535                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
8536                          */
8537                         reg->id = 0;
8538                 }
8539         }
8540 }
8541
8542 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
8543                                     bool is_null)
8544 {
8545         struct bpf_reg_state *reg;
8546         int i;
8547
8548         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
8549                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
8550
8551         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
8552                 if (!reg)
8553                         continue;
8554                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
8555         }
8556 }
8557
8558 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
8559  * be folded together at some point.
8560  */
8561 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
8562                                   bool is_null)
8563 {
8564         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
8565         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
8566         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
8567         u32 id = regs[regno].id;
8568         int i;
8569
8570         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
8571                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
8572                  * No one could have freed the reference state before
8573                  * doing the NULL check.
8574                  */
8575                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
8576
8577         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
8578                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
8579 }
8580
8581 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
8582                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
8583                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
8584                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
8585                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
8586 {
8587         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
8588                 return false;
8589
8590         /* Pointers are always 64-bit. */
8591         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
8592                 return false;
8593
8594         switch (BPF_OP(insn->code)) {
8595         case BPF_JGT:
8596                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8597                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8598                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8599                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8600                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
8601                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
8602                                                dst_reg->type, false);
8603                         mark_pkt_end(other_branch, insn->dst_reg, true);
8604                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8605                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8606                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8607                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8608                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
8609                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
8610                                                src_reg->type, true);
8611                         mark_pkt_end(this_branch, insn->src_reg, false);
8612                 } else {
8613                         return false;
8614                 }
8615                 break;
8616         case BPF_JLT:
8617                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8618                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8619                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8620                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8621                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
8622                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
8623                                                dst_reg->type, true);
8624                         mark_pkt_end(this_branch, insn->dst_reg, false);
8625                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8626                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8627                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8628                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8629                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
8630                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
8631                                                src_reg->type, false);
8632                         mark_pkt_end(other_branch, insn->src_reg, true);
8633                 } else {
8634                         return false;
8635                 }
8636                 break;
8637         case BPF_JGE:
8638                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8639                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8640                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8641                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8642                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
8643                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
8644                                                dst_reg->type, true);
8645                         mark_pkt_end(other_branch, insn->dst_reg, false);
8646                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8647                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8648                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8649                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8650                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
8651                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
8652                                                src_reg->type, false);
8653                         mark_pkt_end(this_branch, insn->src_reg, true);
8654                 } else {
8655                         return false;
8656                 }
8657                 break;
8658         case BPF_JLE:
8659                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8660                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8661                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8662                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8663                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
8664                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
8665                                                dst_reg->type, false);
8666                         mark_pkt_end(this_branch, insn->dst_reg, true);
8667                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8668                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8669                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8670                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8671                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
8672                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
8673                                                src_reg->type, true);
8674                         mark_pkt_end(other_branch, insn->src_reg, false);
8675                 } else {
8676                         return false;
8677                 }
8678                 break;
8679         default:
8680                 return false;
8681         }
8682
8683         return true;
8684 }
8685
8686 static void find_equal_scalars(struct bpf_verifier_state *vstate,
8687                                struct bpf_reg_state *known_reg)
8688 {
8689         struct bpf_func_state *state;
8690         struct bpf_reg_state *reg;
8691         int i, j;
8692
8693         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++) {
8694                 state = vstate->frame[i];
8695                 for (j = 0; j < MAX_BPF_REG; j++) {
8696                         reg = &state->regs[j];
8697                         if (reg->type == SCALAR_VALUE && reg->id == known_reg->id)
8698                                 *reg = *known_reg;
8699                 }
8700
8701                 bpf_for_each_spilled_reg(j, state, reg) {
8702                         if (!reg)
8703                                 continue;
8704                         if (reg->type == SCALAR_VALUE && reg->id == known_reg->id)
8705                                 *reg = *known_reg;
8706                 }
8707         }
8708 }
8709
8710 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
8711                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
8712 {
8713         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
8714         struct bpf_verifier_state *other_branch;
8715         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
8716         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
8717         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
8718         bool is_jmp32;
8719         int pred = -1;
8720         int err;
8721
8722         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
8723         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
8724                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
8725                 return -EINVAL;
8726         }
8727
8728         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8729                 if (insn->imm != 0) {
8730                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
8731                         return -EINVAL;
8732                 }
8733
8734                 /* check src1 operand */
8735                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
8736                 if (err)
8737                         return err;
8738
8739                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
8740                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
8741                                 insn->src_reg);
8742                         return -EACCES;
8743                 }
8744                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
8745         } else {
8746                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
8747                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
8748                         return -EINVAL;
8749                 }
8750         }
8751
8752         /* check src2 operand */
8753         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8754         if (err)
8755                 return err;
8756
8757         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
8758         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
8759
8760         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
8761                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
8762         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8763                    is_jmp32 && tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))) {
8764                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
8765                                        tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
8766                                        opcode,
8767                                        is_jmp32);
8768         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8769                    !is_jmp32 && tnum_is_const(src_reg->var_off)) {
8770                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
8771                                        src_reg->var_off.value,
8772                                        opcode,
8773                                        is_jmp32);
8774         } else if (reg_is_pkt_pointer_any(dst_reg) &&
8775                    reg_is_pkt_pointer_any(src_reg) &&
8776                    !is_jmp32) {
8777                 pred = is_pkt_ptr_branch_taken(dst_reg, src_reg, opcode);
8778         }
8779
8780         if (pred >= 0) {
8781                 /* If we get here with a dst_reg pointer type it is because
8782                  * above is_branch_taken() special cased the 0 comparison.
8783                  */
8784                 if (!__is_pointer_value(false, dst_reg))
8785                         err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
8786                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err &&
8787                     !__is_pointer_value(false, src_reg))
8788                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
8789                 if (err)
8790                         return err;
8791         }
8792
8793         if (pred == 1) {
8794                 /* Only follow the goto, ignore fall-through. If needed, push
8795                  * the fall-through branch for simulation under speculative
8796                  * execution.
8797                  */
8798                 if (!env->bypass_spec_v1 &&
8799                     !sanitize_speculative_path(env, insn, *insn_idx + 1,
8800                                                *insn_idx))
8801                         return -EFAULT;
8802                 *insn_idx += insn->off;
8803                 return 0;
8804         } else if (pred == 0) {
8805                 /* Only follow the fall-through branch, since that's where the
8806                  * program will go. If needed, push the goto branch for
8807                  * simulation under speculative execution.
8808                  */
8809                 if (!env->bypass_spec_v1 &&
8810                     !sanitize_speculative_path(env, insn,
8811                                                *insn_idx + insn->off + 1,
8812                                                *insn_idx))
8813                         return -EFAULT;
8814                 return 0;
8815         }
8816
8817         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
8818                                   false);
8819         if (!other_branch)
8820                 return -EFAULT;
8821         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
8822
8823         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
8824          * our min/max values for our dst register.
8825          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
8826          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
8827          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
8828          * comparable.
8829          */
8830         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8831                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
8832
8833                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8834                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
8835                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
8836                             (is_jmp32 &&
8837                              tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))))
8838                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
8839                                                 dst_reg,
8840                                                 src_reg->var_off.value,
8841                                                 tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
8842                                                 opcode, is_jmp32);
8843                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
8844                                  (is_jmp32 &&
8845                                   tnum_is_const(tnum_subreg(dst_reg->var_off))))
8846                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
8847                                                     src_reg,
8848                                                     dst_reg->var_off.value,
8849                                                     tnum_subreg(dst_reg->var_off).value,
8850                                                     opcode, is_jmp32);
8851                         else if (!is_jmp32 &&
8852                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
8853                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
8854                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
8855                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
8856                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
8857                         if (src_reg->id &&
8858                             !WARN_ON_ONCE(src_reg->id != other_branch_regs[insn->src_reg].id)) {
8859                                 find_equal_scalars(this_branch, src_reg);
8860                                 find_equal_scalars(other_branch, &other_branch_regs[insn->src_reg]);
8861                         }
8862
8863                 }
8864         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
8865                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
8866                                         dst_reg, insn->imm, (u32)insn->imm,
8867                                         opcode, is_jmp32);
8868         }
8869
8870         if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE && dst_reg->id &&
8871             !WARN_ON_ONCE(dst_reg->id != other_branch_regs[insn->dst_reg].id)) {
8872                 find_equal_scalars(this_branch, dst_reg);
8873                 find_equal_scalars(other_branch, &other_branch_regs[insn->dst_reg]);
8874         }
8875
8876         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
8877          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
8878          *       which will never be JMP32.
8879          */
8880         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
8881             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
8882             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
8883                 /* Mark all identical registers in each branch as either
8884                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
8885                  */
8886                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
8887                                       opcode == BPF_JNE);
8888                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
8889                                       opcode == BPF_JEQ);
8890         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
8891                                            this_branch, other_branch) &&
8892                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
8893                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
8894                         insn->dst_reg);
8895                 return -EACCES;
8896         }
8897         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
8898                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
8899         return 0;
8900 }
8901
8902 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
8903 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
8904 {
8905         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
8906         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
8907         struct bpf_reg_state *dst_reg;
8908         struct bpf_map *map;
8909         int err;
8910
8911         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
8912                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
8913                 return -EINVAL;
8914         }
8915         if (insn->off != 0) {
8916                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
8917                 return -EINVAL;
8918         }
8919
8920         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
8921         if (err)
8922                 return err;
8923
8924         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
8925         if (insn->src_reg == 0) {
8926                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
8927
8928                 dst_reg->type = SCALAR_VALUE;
8929                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
8930                 return 0;
8931         }
8932
8933         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_BTF_ID) {
8934                 mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
8935
8936                 dst_reg->type = aux->btf_var.reg_type;
8937                 switch (dst_reg->type) {
8938                 case PTR_TO_MEM:
8939                         dst_reg->mem_size = aux->btf_var.mem_size;
8940                         break;
8941                 case PTR_TO_BTF_ID:
8942                 case PTR_TO_PERCPU_BTF_ID:
8943                         dst_reg->btf = aux->btf_var.btf;
8944                         dst_reg->btf_id = aux->btf_var.btf_id;
8945                         break;
8946                 default:
8947                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8948                         return -EFAULT;
8949                 }
8950                 return 0;
8951         }
8952
8953         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC) {
8954                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8955                 u32 subprogno = insn[1].imm;
8956
8957                 if (!aux->func_info) {
8958                         verbose(env, "missing btf func_info\n");
8959                         return -EINVAL;
8960                 }
8961                 if (aux->func_info_aux[subprogno].linkage != BTF_FUNC_STATIC) {
8962                         verbose(env, "callback function not static\n");
8963                         return -EINVAL;
8964                 }
8965
8966                 dst_reg->type = PTR_TO_FUNC;
8967                 dst_reg->subprogno = subprogno;
8968                 return 0;
8969         }
8970
8971         map = env->used_maps[aux->map_index];
8972         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
8973         dst_reg->map_ptr = map;
8974
8975         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE ||
8976             insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_IDX_VALUE) {
8977                 dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
8978                 dst_reg->off = aux->map_off;
8979                 if (map_value_has_spin_lock(map))
8980                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
8981         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD ||
8982                    insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_IDX) {
8983                 dst_reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
8984         } else {
8985                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8986                 return -EINVAL;
8987         }
8988
8989         return 0;
8990 }
8991
8992 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
8993 {
8994         switch (type) {
8995         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
8996         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
8997         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
8998                 return true;
8999         default:
9000                 return false;
9001         }
9002 }
9003
9004 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
9005  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
9006  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
9007  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
9008  *
9009  * Implicit input:
9010  *   ctx == skb == R6 == CTX
9011  *
9012  * Explicit input:
9013  *   SRC == any register
9014  *   IMM == 32-bit immediate
9015  *
9016  * Output:
9017  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
9018  */
9019 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
9020 {
9021         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
9022         static const int ctx_reg = BPF_REG_6;
9023         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
9024         int i, err;
9025
9026         if (!may_access_skb(resolve_prog_type(env->prog))) {
9027                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
9028                 return -EINVAL;
9029         }
9030
9031         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
9032                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
9033                 return -EINVAL;
9034         }
9035
9036         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
9037             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
9038             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
9039                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
9040                 return -EINVAL;
9041         }
9042
9043         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
9044         err = check_reg_arg(env, ctx_reg, SRC_OP);
9045         if (err)
9046                 return err;
9047
9048         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
9049          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
9050          * reference leak.
9051          */
9052         err = check_reference_leak(env);
9053         if (err) {
9054                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
9055                 return err;
9056         }
9057
9058         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
9059                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
9060                 return -EINVAL;
9061         }
9062
9063         if (regs[ctx_reg].type != PTR_TO_CTX) {
9064                 verbose(env,
9065                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
9066                 return -EINVAL;
9067         }
9068
9069         if (mode == BPF_IND) {
9070                 /* check explicit source operand */
9071                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
9072                 if (err)
9073                         return err;
9074         }
9075
9076         err = check_ctx_reg(env, &regs[ctx_reg], ctx_reg);
9077         if (err < 0)
9078                 return err;
9079
9080         /* reset caller saved regs to unreadable */
9081         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
9082                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
9083                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
9084         }
9085
9086         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
9087          * the value fetched from the packet.
9088          * Already marked as written above.
9089          */
9090         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
9091         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
9092         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
9093         return 0;
9094 }
9095
9096 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
9097 {
9098         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
9099         const struct bpf_prog *prog = env->prog;
9100         struct bpf_reg_state *reg;
9101         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
9102         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(env->prog);
9103         int err;
9104         const bool is_subprog = env->cur_state->frame[0]->subprogno;
9105
9106         /* LSM and struct_ops func-ptr's return type could be "void" */
9107         if (!is_subprog &&
9108             (prog_type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS ||
9109              prog_type == BPF_PROG_TYPE_LSM) &&
9110             !prog->aux->attach_func_proto->type)
9111                 return 0;
9112
9113         /* eBPF calling convention is such that R0 is used
9114          * to return the value from eBPF program.
9115          * Make sure that it's readable at this time
9116          * of bpf_exit, which means that program wrote
9117          * something into it earlier
9118          */
9119         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
9120         if (err)
9121                 return err;
9122
9123         if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
9124                 verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
9125                 return -EACCES;
9126         }
9127
9128         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
9129         if (is_subprog) {
9130                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9131                         verbose(env, "At subprogram exit the register R0 is not a scalar value (%s)\n",
9132                                 reg_type_str[reg->type]);
9133                         return -EINVAL;
9134                 }
9135                 return 0;
9136         }
9137
9138         switch (prog_type) {
9139         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
9140                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
9141                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG ||
9142                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_GETPEERNAME ||
9143                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_GETPEERNAME ||
9144                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_GETSOCKNAME ||
9145                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_GETSOCKNAME)
9146                         range = tnum_range(1, 1);
9147                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_BIND ||
9148                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_BIND)
9149                         range = tnum_range(0, 3);
9150                 break;
9151         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
9152                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
9153                         range = tnum_range(0, 3);
9154                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
9155                 }
9156                 break;
9157         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
9158         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
9159         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
9160         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
9161         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
9162                 break;
9163         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
9164                 if (!env->prog->aux->attach_btf_id)
9165                         return 0;
9166                 range = tnum_const(0);
9167                 break;
9168         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
9169                 switch (env->prog->expected_attach_type) {
9170                 case BPF_TRACE_FENTRY:
9171                 case BPF_TRACE_FEXIT:
9172                         range = tnum_const(0);
9173                         break;
9174                 case BPF_TRACE_RAW_TP:
9175                 case BPF_MODIFY_RETURN:
9176                         return 0;
9177                 case BPF_TRACE_ITER:
9178                         break;
9179                 default:
9180                         return -ENOTSUPP;
9181                 }
9182                 break;
9183         case BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP:
9184                 range = tnum_range(SK_DROP, SK_PASS);
9185                 break;
9186         case BPF_PROG_TYPE_EXT:
9187                 /* freplace program can return anything as its return value
9188                  * depends on the to-be-replaced kernel func or bpf program.
9189                  */
9190         default:
9191                 return 0;
9192         }
9193
9194         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9195                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
9196                         reg_type_str[reg->type]);
9197                 return -EINVAL;
9198         }
9199
9200         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
9201                 verbose_invalid_scalar(env, reg, &range, "program exit", "R0");
9202                 return -EINVAL;
9203         }
9204
9205         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
9206             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
9207                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
9208         return 0;
9209 }
9210
9211 /* non-recursive DFS pseudo code
9212  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
9213  * 2      label v as discovered
9214  * 3      let S be a stack
9215  * 4      S.push(v)
9216  * 5      while S is not empty
9217  * 6            t <- S.pop()
9218  * 7            if t is what we're looking for:
9219  * 8                return t
9220  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
9221  * 10               if edge e is already labelled
9222  * 11                   continue with the next edge
9223  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
9224  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
9225  * 14                   label e as tree-edge
9226  * 15                   label w as discovered
9227  * 16                   S.push(w)
9228  * 17                   continue at 5
9229  * 18               else if vertex w is discovered
9230  * 19                   label e as back-edge
9231  * 20               else
9232  * 21                   // vertex w is explored
9233  * 22                   label e as forward- or cross-edge
9234  * 23           label t as explored
9235  * 24           S.pop()
9236  *
9237  * convention:
9238  * 0x10 - discovered
9239  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
9240  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
9241  * 0x20 - explored
9242  */
9243
9244 enum {
9245         DISCOVERED = 0x10,
9246         EXPLORED = 0x20,
9247         FALLTHROUGH = 1,
9248         BRANCH = 2,
9249 };
9250
9251 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
9252 {
9253         return env->prog->len;
9254 }
9255
9256 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
9257                                         struct bpf_verifier_env *env,
9258                                         int idx)
9259 {
9260         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
9261         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
9262
9263         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
9264 }
9265
9266 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
9267 {
9268         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
9269 }
9270
9271 enum {
9272         DONE_EXPLORING = 0,
9273         KEEP_EXPLORING = 1,
9274 };
9275
9276 /* t, w, e - match pseudo-code above:
9277  * t - index of current instruction
9278  * w - next instruction
9279  * e - edge
9280  */
9281 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
9282                      bool loop_ok)
9283 {
9284         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
9285         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
9286
9287         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
9288                 return DONE_EXPLORING;
9289
9290         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
9291                 return DONE_EXPLORING;
9292
9293         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
9294                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
9295                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
9296                 return -EINVAL;
9297         }
9298
9299         if (e == BRANCH)
9300                 /* mark branch target for state pruning */
9301                 init_explored_state(env, w);
9302
9303         if (insn_state[w] == 0) {
9304                 /* tree-edge */
9305                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
9306                 insn_state[w] = DISCOVERED;
9307                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
9308                         return -E2BIG;
9309                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
9310                 return KEEP_EXPLORING;
9311         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
9312                 if (loop_ok && env->bpf_capable)
9313                         return DONE_EXPLORING;
9314                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
9315                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
9316                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
9317                 return -EINVAL;
9318         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
9319                 /* forward- or cross-edge */
9320                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
9321         } else {
9322                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
9323                 return -EFAULT;
9324         }
9325         return DONE_EXPLORING;
9326 }
9327
9328 static int visit_func_call_insn(int t, int insn_cnt,
9329                                 struct bpf_insn *insns,
9330                                 struct bpf_verifier_env *env,
9331                                 bool visit_callee)
9332 {
9333         int ret;
9334
9335         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
9336         if (ret)
9337                 return ret;
9338
9339         if (t + 1 < insn_cnt)
9340                 init_explored_state(env, t + 1);
9341         if (visit_callee) {
9342                 init_explored_state(env, t);
9343                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
9344                                 env, false);
9345         }
9346         return ret;
9347 }
9348
9349 /* Visits the instruction at index t and returns one of the following:
9350  *  < 0 - an error occurred
9351  *  DONE_EXPLORING - the instruction was fully explored
9352  *  KEEP_EXPLORING - there is still work to be done before it is fully explored
9353  */
9354 static int visit_insn(int t, int insn_cnt, struct bpf_verifier_env *env)
9355 {
9356         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
9357         int ret;
9358
9359         if (bpf_pseudo_func(insns + t))
9360                 return visit_func_call_insn(t, insn_cnt, insns, env, true);
9361
9362         /* All non-branch instructions have a single fall-through edge. */
9363         if (BPF_CLASS(insns[t].code) != BPF_JMP &&
9364             BPF_CLASS(insns[t].code) != BPF_JMP32)
9365                 return push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
9366
9367         switch (BPF_OP(insns[t].code)) {
9368         case BPF_EXIT:
9369                 return DONE_EXPLORING;
9370
9371         case BPF_CALL:
9372                 return visit_func_call_insn(t, insn_cnt, insns, env,
9373                                             insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL);
9374
9375         case BPF_JA:
9376                 if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K)
9377                         return -EINVAL;
9378
9379                 /* unconditional jump with single edge */
9380                 ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, FALLTHROUGH, env,
9381                                 true);
9382                 if (ret)
9383                         return ret;
9384
9385                 /* unconditional jmp is not a good pruning point,
9386                  * but it's marked, since backtracking needs
9387                  * to record jmp history in is_state_visited().
9388                  */
9389                 init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
9390                 /* tell verifier to check for equivalent states
9391                  * after every call and jump
9392                  */
9393                 if (t + 1 < insn_cnt)
9394                         init_explored_state(env, t + 1);
9395
9396                 return ret;
9397
9398         default:
9399                 /* conditional jump with two edges */
9400                 init_explored_state(env, t);
9401                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
9402                 if (ret)
9403                         return ret;
9404
9405                 return push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
9406         }
9407 }
9408
9409 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
9410  * loop == back-edge in directed graph
9411  */
9412 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
9413 {
9414         int insn_cnt = env->prog->len;
9415         int *insn_stack, *insn_state;
9416         int ret = 0;
9417         int i;
9418
9419         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
9420         if (!insn_state)
9421                 return -ENOMEM;
9422
9423         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
9424         if (!insn_stack) {
9425                 kvfree(insn_state);
9426                 return -ENOMEM;
9427         }
9428
9429         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
9430         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
9431         env->cfg.cur_stack = 1;
9432
9433         while (env->cfg.cur_stack > 0) {
9434                 int t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
9435
9436                 ret = visit_insn(t, insn_cnt, env);
9437                 switch (ret) {
9438                 case DONE_EXPLORING:
9439                         insn_state[t] = EXPLORED;
9440                         env->cfg.cur_stack--;
9441                         break;
9442                 case KEEP_EXPLORING:
9443                         break;
9444                 default:
9445                         if (ret > 0) {
9446                                 verbose(env, "visit_insn internal bug\n");
9447                                 ret = -EFAULT;
9448                         }
9449                         goto err_free;
9450                 }
9451         }
9452
9453         if (env->cfg.cur_stack < 0) {
9454                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
9455                 ret = -EFAULT;
9456                 goto err_free;
9457         }
9458
9459         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
9460                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
9461                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
9462                         ret = -EINVAL;
9463                         goto err_free;
9464                 }
9465         }
9466         ret = 0; /* cfg looks good */
9467
9468 err_free:
9469         kvfree(insn_state);
9470         kvfree(insn_stack);
9471         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
9472         return ret;
9473 }
9474
9475 static int check_abnormal_return(struct bpf_verifier_env *env)
9476 {
9477         int i;
9478
9479         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
9480                 if (env->subprog_info[i].has_ld_abs) {
9481                         verbose(env, "LD_ABS is not allowed in subprogs without BTF\n");
9482                         return -EINVAL;
9483                 }
9484                 if (env->subprog_info[i].has_tail_call) {
9485                         verbose(env, "tail_call is not allowed in subprogs without BTF\n");
9486                         return -EINVAL;
9487                 }
9488         }
9489         return 0;
9490 }
9491
9492 /* The minimum supported BTF func info size */
9493 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
9494 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
9495
9496 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
9497                           const union bpf_attr *attr,
9498                           bpfptr_t uattr)
9499 {
9500         const struct btf_type *type, *func_proto, *ret_type;
9501         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
9502         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
9503         struct bpf_func_info *krecord;
9504         struct bpf_func_info_aux *info_aux = NULL;
9505         struct bpf_prog *prog;
9506         const struct btf *btf;
9507         bpfptr_t urecord;
9508         u32 prev_offset = 0;
9509         bool scalar_return;
9510         int ret = -ENOMEM;
9511
9512         nfuncs = attr->func_info_cnt;
9513         if (!nfuncs) {
9514                 if (check_abnormal_return(env))
9515                         return -EINVAL;
9516                 return 0;
9517         }
9518
9519         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
9520                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
9521                 return -EINVAL;
9522         }
9523
9524         urec_size = attr->func_info_rec_size;
9525         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
9526             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
9527             urec_size % sizeof(u32)) {
9528                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
9529                 return -EINVAL;
9530         }
9531
9532         prog = env->prog;
9533         btf = prog->aux->btf;
9534
9535         urecord = make_bpfptr(attr->func_info, uattr.is_kernel);
9536         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
9537
9538         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9539         if (!krecord)
9540                 return -ENOMEM;
9541         info_aux = kcalloc(nfuncs, sizeof(*info_aux), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9542         if (!info_aux)
9543                 goto err_free;
9544
9545         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
9546                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
9547                 if (ret) {
9548                         if (ret == -E2BIG) {
9549                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
9550                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
9551                                  * out the rest of the record.
9552                                  */
9553                                 if (copy_to_bpfptr_offset(uattr,
9554                                                           offsetof(union bpf_attr, func_info_rec_size),
9555                                                           &min_size, sizeof(min_size)))
9556                                         ret = -EFAULT;
9557                         }
9558                         goto err_free;
9559                 }
9560
9561                 if (copy_from_bpfptr(&krecord[i], urecord, min_size)) {
9562                         ret = -EFAULT;
9563                         goto err_free;
9564                 }
9565
9566                 /* check insn_off */
9567                 ret = -EINVAL;
9568                 if (i == 0) {
9569                         if (krecord[i].insn_off) {
9570                                 verbose(env,
9571                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
9572                                         krecord[i].insn_off);
9573                                 goto err_free;
9574                         }
9575                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
9576                         verbose(env,
9577                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
9578                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
9579                         goto err_free;
9580                 }
9581
9582                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
9583                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
9584                         goto err_free;
9585                 }
9586
9587                 /* check type_id */
9588                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
9589                 if (!type || !btf_type_is_func(type)) {
9590                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
9591                                 krecord[i].type_id);
9592                         goto err_free;
9593                 }
9594                 info_aux[i].linkage = BTF_INFO_VLEN(type->info);
9595
9596                 func_proto = btf_type_by_id(btf, type->type);
9597                 if (unlikely(!func_proto || !btf_type_is_func_proto(func_proto)))
9598                         /* btf_func_check() already verified it during BTF load */
9599                         goto err_free;
9600                 ret_type = btf_type_skip_modifiers(btf, func_proto->type, NULL);
9601                 scalar_return =
9602                         btf_type_is_small_int(ret_type) || btf_type_is_enum(ret_type);
9603                 if (i && !scalar_return && env->subprog_info[i].has_ld_abs) {
9604                         verbose(env, "LD_ABS is only allowed in functions that return 'int'.\n");
9605                         goto err_free;
9606                 }
9607                 if (i && !scalar_return && env->subprog_info[i].has_tail_call) {
9608                         verbose(env, "tail_call is only allowed in functions that return 'int'.\n");
9609                         goto err_free;
9610                 }
9611
9612                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
9613                 bpfptr_add(&urecord, urec_size);
9614         }
9615
9616         prog->aux->func_info = krecord;
9617         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
9618         prog->aux->func_info_aux = info_aux;
9619         return 0;
9620
9621 err_free:
9622         kvfree(krecord);
9623         kfree(info_aux);
9624         return ret;
9625 }
9626
9627 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
9628 {
9629         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
9630         int i;
9631
9632         if (!aux->func_info)
9633                 return;
9634
9635         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
9636                 aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
9637 }
9638
9639 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
9640                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
9641 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
9642
9643 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
9644                           const union bpf_attr *attr,
9645                           bpfptr_t uattr)
9646 {
9647         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
9648         struct bpf_subprog_info *sub;
9649         struct bpf_line_info *linfo;
9650         struct bpf_prog *prog;
9651         const struct btf *btf;
9652         bpfptr_t ulinfo;
9653         int err;
9654
9655         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
9656         if (!nr_linfo)
9657                 return 0;
9658
9659         rec_size = attr->line_info_rec_size;
9660         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
9661             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
9662             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
9663                 return -EINVAL;
9664
9665         /* Need to zero it in case the userspace may
9666          * pass in a smaller bpf_line_info object.
9667          */
9668         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
9669                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9670         if (!linfo)
9671                 return -ENOMEM;
9672
9673         prog = env->prog;
9674         btf = prog->aux->btf;
9675
9676         s = 0;
9677         sub = env->subprog_info;
9678         ulinfo = make_bpfptr(attr->line_info, uattr.is_kernel);
9679         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
9680         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
9681         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
9682                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
9683                 if (err) {
9684                         if (err == -E2BIG) {
9685                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
9686                                 if (copy_to_bpfptr_offset(uattr,
9687                                                           offsetof(union bpf_attr, line_info_rec_size),
9688                                                           &expected_size, sizeof(expected_size)))
9689                                         err = -EFAULT;
9690                         }
9691                         goto err_free;
9692                 }
9693
9694                 if (copy_from_bpfptr(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
9695                         err = -EFAULT;
9696                         goto err_free;
9697                 }
9698
9699                 /*
9700                  * Check insn_off to ensure
9701                  * 1) strictly increasing AND
9702                  * 2) bounded by prog->len
9703                  *
9704                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
9705                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
9706                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
9707                  * first sub also and the first sub must have
9708                  * subprog_info[0].start == 0.
9709                  */
9710                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
9711                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
9712                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
9713                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
9714                                 prog->len);
9715                         err = -EINVAL;
9716                         goto err_free;
9717                 }
9718
9719                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
9720                         verbose(env,
9721                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
9722                                 i);
9723                         err = -EINVAL;
9724                         goto err_free;
9725                 }
9726
9727                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
9728                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
9729                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
9730                         err = -EINVAL;
9731                         goto err_free;
9732                 }
9733
9734                 if (s != env->subprog_cnt) {
9735                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
9736                                 sub[s].linfo_idx = i;
9737                                 s++;
9738                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
9739                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
9740                                 err = -EINVAL;
9741                                 goto err_free;
9742                         }
9743                 }
9744
9745                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
9746                 bpfptr_add(&ulinfo, rec_size);
9747         }
9748
9749         if (s != env->subprog_cnt) {
9750                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
9751                         env->subprog_cnt - s, s);
9752                 err = -EINVAL;
9753                 goto err_free;
9754         }
9755
9756         prog->aux->linfo = linfo;
9757         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
9758
9759         return 0;
9760
9761 err_free:
9762         kvfree(linfo);
9763         return err;
9764 }
9765
9766 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
9767                           const union bpf_attr *attr,
9768                           bpfptr_t uattr)
9769 {
9770         struct btf *btf;
9771         int err;
9772
9773         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt) {
9774                 if (check_abnormal_return(env))
9775                         return -EINVAL;
9776                 return 0;
9777         }
9778
9779         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
9780         if (IS_ERR(btf))
9781                 return PTR_ERR(btf);
9782         if (btf_is_kernel(btf)) {
9783                 btf_put(btf);
9784                 return -EACCES;
9785         }
9786         env->prog->aux->btf = btf;
9787
9788         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
9789         if (err)
9790                 return err;
9791
9792         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
9793         if (err)
9794                 return err;
9795
9796         return 0;
9797 }
9798
9799 /* check %cur's range satisfies %old's */
9800 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
9801                          struct bpf_reg_state *cur)
9802 {
9803         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
9804                old->umax_value >= cur->umax_value &&
9805                old->smin_value <= cur->smin_value &&
9806                old->smax_value >= cur->smax_value &&
9807                old->u32_min_value <= cur->u32_min_value &&
9808                old->u32_max_value >= cur->u32_max_value &&
9809                old->s32_min_value <= cur->s32_min_value &&
9810                old->s32_max_value >= cur->s32_max_value;
9811 }
9812
9813 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
9814  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
9815  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
9816  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
9817  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
9818  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
9819  * that.
9820  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
9821  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
9822  */
9823 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct bpf_id_pair *idmap)
9824 {
9825         unsigned int i;
9826
9827         for (i = 0; i < BPF_ID_MAP_SIZE; i++) {
9828                 if (!idmap[i].old) {
9829                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
9830                         idmap[i].old = old_id;
9831                         idmap[i].cur = cur_id;
9832                         return true;
9833                 }
9834                 if (idmap[i].old == old_id)
9835                         return idmap[i].cur == cur_id;
9836         }
9837         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
9838         WARN_ON_ONCE(1);
9839         return false;
9840 }
9841
9842 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
9843                              struct bpf_func_state *st)
9844 {
9845         enum bpf_reg_liveness live;
9846         int i, j;
9847
9848         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
9849                 live = st->regs[i].live;
9850                 /* liveness must not touch this register anymore */
9851                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
9852                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
9853                         /* since the register is unused, clear its state
9854                          * to make further comparison simpler
9855                          */
9856                         __mark_reg_not_init(env, &st->regs[i]);
9857         }
9858
9859         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
9860                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
9861                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
9862                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
9863                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
9864                         __mark_reg_not_init(env, &st->stack[i].spilled_ptr);
9865                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
9866                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
9867                 }
9868         }
9869 }
9870
9871 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
9872                                  struct bpf_verifier_state *st)
9873 {
9874         int i;
9875
9876         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
9877                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
9878                 return;
9879
9880         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
9881                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
9882 }
9883
9884 /* the parentage chains form a tree.
9885  * the verifier states are added to state lists at given insn and
9886  * pushed into state stack for future exploration.
9887  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
9888  * stored in the state lists have their final liveness state already,
9889  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
9890  * the verifier explores other branches.
9891  * Example:
9892  * 1: r0 = 1
9893  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
9894  * 3: r0 = 2
9895  * 4: exit
9896  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
9897  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
9898  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
9899  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
9900  *
9901  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
9902  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
9903  * time means that all states below this branch were already explored and
9904  * their final liveness marks are already propagated.
9905  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
9906  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
9907  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
9908  * will not be used.
9909  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
9910  * to simplify state merging.
9911  *
9912  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
9913  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
9914  * the callsites
9915  */
9916 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
9917                               struct bpf_verifier_state *cur)
9918 {
9919         struct bpf_verifier_state_list *sl;
9920         int i;
9921
9922         sl = *explored_state(env, insn);
9923         while (sl) {
9924                 if (sl->state.branches)
9925                         goto next;
9926                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
9927                     sl->state.curframe != cur->curframe)
9928                         goto next;
9929                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
9930                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
9931                                 goto next;
9932                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
9933 next:
9934                 sl = sl->next;
9935         }
9936 }
9937
9938 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
9939 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
9940                     struct bpf_id_pair *idmap)
9941 {
9942         bool equal;
9943
9944         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
9945                 /* explored state didn't use this */
9946                 return true;
9947
9948         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
9949
9950         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
9951                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
9952                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
9953                  */
9954                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
9955
9956         if (equal)
9957                 return true;
9958
9959         if (rold->type == NOT_INIT)
9960                 /* explored state can't have used this */
9961                 return true;
9962         if (rcur->type == NOT_INIT)
9963                 return false;
9964         switch (rold->type) {
9965         case SCALAR_VALUE:
9966                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
9967                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
9968                                 return true;
9969                         /* new val must satisfy old val knowledge */
9970                         return range_within(rold, rcur) &&
9971                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
9972                 } else {
9973                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
9974                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
9975                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
9976                          * while pointers are not. We could make this safe in
9977                          * special cases if root is calling us, but it's
9978                          * probably not worth the hassle.
9979                          */
9980                         return false;
9981                 }
9982         case PTR_TO_MAP_KEY:
9983         case PTR_TO_MAP_VALUE:
9984                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
9985                  * everything else matches, we are OK.
9986                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
9987                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
9988                  * the rest of the prog is valid for one map element then
9989                  * it's valid for all map elements regardless of the key
9990                  * used in bpf_map_lookup()
9991                  */
9992                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
9993                        range_within(rold, rcur) &&
9994                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
9995         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
9996                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
9997                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
9998                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
9999                  * checked, doing so could have affected others with the same
10000                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
10001                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
10002                  */
10003                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
10004                         return false;
10005                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
10006                         return false;
10007                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
10008                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
10009         case PTR_TO_PACKET_META:
10010         case PTR_TO_PACKET:
10011                 if (rcur->type != rold->type)
10012                         return false;
10013                 /* We must have at least as much range as the old ptr
10014                  * did, so that any accesses which were safe before are
10015                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
10016                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
10017                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
10018                  */
10019                 if (rold->range > rcur->range)
10020                         return false;
10021                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
10022                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
10023                  */
10024                 if (rold->off != rcur->off)
10025                         return false;
10026                 /* id relations must be preserved */
10027                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
10028                         return false;
10029                 /* new val must satisfy old val knowledge */
10030                 return range_within(rold, rcur) &&
10031                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
10032         case PTR_TO_CTX:
10033         case CONST_PTR_TO_MAP:
10034         case PTR_TO_PACKET_END:
10035         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
10036         case PTR_TO_SOCKET:
10037         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
10038         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
10039         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
10040         case PTR_TO_TCP_SOCK:
10041         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
10042         case PTR_TO_XDP_SOCK:
10043                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
10044                  * would have accepted
10045                  */
10046         default:
10047                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
10048                 return false;
10049         }
10050
10051         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
10052         WARN_ON_ONCE(1);
10053         return false;
10054 }
10055
10056 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
10057                       struct bpf_func_state *cur,
10058                       struct bpf_id_pair *idmap)
10059 {
10060         int i, spi;
10061
10062         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
10063          * slots in the current stack, since explored(safe) state
10064          * didn't use them
10065          */
10066         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
10067                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
10068
10069                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
10070                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
10071                         /* explored state didn't use this */
10072                         continue;
10073                 }
10074
10075                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
10076                         continue;
10077
10078                 /* explored stack has more populated slots than current stack
10079                  * and these slots were used
10080                  */
10081                 if (i >= cur->allocated_stack)
10082                         return false;
10083
10084                 /* if old state was safe with misc data in the stack
10085                  * it will be safe with zero-initialized stack.
10086                  * The opposite is not true
10087                  */
10088                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
10089                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
10090                         continue;
10091                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
10092                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
10093                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
10094                          * this stack slot, but current has STACK_MISC ->
10095                          * this verifier states are not equivalent,
10096                          * return false to continue verification of this path
10097                          */
10098                         return false;
10099                 if (i % BPF_REG_SIZE)
10100                         continue;
10101                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
10102                         continue;
10103                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
10104                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
10105                              idmap))
10106                         /* when explored and current stack slot are both storing
10107                          * spilled registers, check that stored pointers types
10108                          * are the same as well.
10109                          * Ex: explored safe path could have stored
10110                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
10111                          * but current path has stored:
10112                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
10113                          * such verifier states are not equivalent.
10114                          * return false to continue verification of this path
10115                          */
10116                         return false;
10117         }
10118         return true;
10119 }
10120
10121 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
10122 {
10123         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
10124                 return false;
10125         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
10126                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
10127 }
10128
10129 /* compare two verifier states
10130  *
10131  * all states stored in state_list are known to be valid, since
10132  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
10133  *
10134  * this function is called when verifier exploring different branches of
10135  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
10136  * more strict register state and more strict stack state then this execution
10137  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
10138  * concluded that more strict state leads to valid finish.
10139  *
10140  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
10141  * and explored stack state is more conservative than the current one.
10142  * Example:
10143  *       explored                   current
10144  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
10145  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
10146  *
10147  * In other words if current stack state (one being explored) has more
10148  * valid slots than old one that already passed validation, it means
10149  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
10150  *
10151  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
10152  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
10153  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
10154  */
10155 static bool func_states_equal(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_func_state *old,
10156                               struct bpf_func_state *cur)
10157 {
10158         int i;
10159
10160         memset(env->idmap_scratch, 0, sizeof(env->idmap_scratch));
10161         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
10162                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], env->idmap_scratch))
10163                         return false;
10164
10165         if (!stacksafe(old, cur, env->idmap_scratch))
10166                 return false;
10167
10168         if (!refsafe(old, cur))
10169                 return false;
10170
10171         return true;
10172 }
10173
10174 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
10175                          struct bpf_verifier_state *old,
10176                          struct bpf_verifier_state *cur)
10177 {
10178         int i;
10179
10180         if (old->curframe != cur->curframe)
10181                 return false;
10182
10183         /* Verification state from speculative execution simulation
10184          * must never prune a non-speculative execution one.
10185          */
10186         if (old->speculative && !cur->speculative)
10187                 return false;
10188
10189         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
10190                 return false;
10191
10192         /* for states to be equal callsites have to be the same
10193          * and all frame states need to be equivalent
10194          */
10195         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
10196                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
10197                         return false;
10198                 if (!func_states_equal(env, old->frame[i], cur->frame[i]))
10199                         return false;
10200         }
10201         return true;
10202 }
10203
10204 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
10205  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
10206  */
10207 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
10208                                   struct bpf_reg_state *reg,
10209                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
10210 {
10211         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
10212         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
10213         int err;
10214
10215         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
10216          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
10217          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
10218          */
10219         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
10220             /* Or if there is no read flag from REG. */
10221             !flag ||
10222             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
10223             parent_flag == flag)
10224                 return 0;
10225
10226         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
10227         if (err)
10228                 return err;
10229
10230         return flag;
10231 }
10232
10233 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
10234  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
10235  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
10236  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
10237  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
10238  * in mark_reg_read() is for.
10239  */
10240 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
10241                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
10242                               struct bpf_verifier_state *vparent)
10243 {
10244         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
10245         struct bpf_func_state *state, *parent;
10246         int i, frame, err = 0;
10247
10248         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
10249                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
10250                      vparent->curframe, vstate->curframe);
10251                 return -EFAULT;
10252         }
10253         /* Propagate read liveness of registers... */
10254         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
10255         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
10256                 parent = vparent->frame[frame];
10257                 state = vstate->frame[frame];
10258                 parent_reg = parent->regs;
10259                 state_reg = state->regs;
10260                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
10261                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
10262                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
10263                                                      &parent_reg[i]);
10264                         if (err < 0)
10265                                 return err;
10266                         if (err == REG_LIVE_READ64)
10267                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
10268                 }
10269
10270                 /* Propagate stack slots. */
10271                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
10272                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10273                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
10274                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
10275                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
10276                                                      parent_reg);
10277                         if (err < 0)
10278                                 return err;
10279                 }
10280         }
10281         return 0;
10282 }
10283
10284 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
10285  * propagate them into the current state
10286  */
10287 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
10288                                const struct bpf_verifier_state *old)
10289 {
10290         struct bpf_reg_state *state_reg;
10291         struct bpf_func_state *state;
10292         int i, err = 0;
10293
10294         state = old->frame[old->curframe];
10295         state_reg = state->regs;
10296         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
10297                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
10298                     !state_reg->precise)
10299                         continue;
10300                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10301                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
10302                 err = mark_chain_precision(env, i);
10303                 if (err < 0)
10304                         return err;
10305         }
10306
10307         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10308                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
10309                         continue;
10310                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
10311                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
10312                     !state_reg->precise)
10313                         continue;
10314                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10315                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
10316                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
10317                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
10318                 if (err < 0)
10319                         return err;
10320         }
10321         return 0;
10322 }
10323
10324 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
10325                                  struct bpf_verifier_state *cur)
10326 {
10327         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
10328         int i, fr = cur->curframe;
10329
10330         if (old->curframe != fr)
10331                 return false;
10332
10333         fold = old->frame[fr];
10334         fcur = cur->frame[fr];
10335         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
10336                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
10337                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
10338                         return false;
10339         return true;
10340 }
10341
10342
10343 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
10344 {
10345         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
10346         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
10347         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
10348         int i, j, err, states_cnt = 0;
10349         bool add_new_state = env->test_state_freq ? true : false;
10350
10351         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
10352         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
10353                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
10354                  * be doing state search here
10355                  */
10356                 return 0;
10357
10358         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
10359          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
10360          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
10361          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
10362          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
10363          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
10364          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
10365          */
10366         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
10367             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
10368                 add_new_state = true;
10369
10370         pprev = explored_state(env, insn_idx);
10371         sl = *pprev;
10372
10373         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
10374
10375         while (sl) {
10376                 states_cnt++;
10377                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
10378                         goto next;
10379                 if (sl->state.branches) {
10380                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
10381                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
10382                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
10383                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
10384                                 return -EINVAL;
10385                         }
10386                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
10387                          * too often, since different loop iterations have distinct
10388                          * states and may not help future pruning.
10389                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
10390                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
10391                          * The most abusive loop will be:
10392                          * r1 += 1
10393                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
10394                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
10395                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
10396                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
10397                          */
10398                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
10399                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
10400                                 add_new_state = false;
10401                         goto miss;
10402                 }
10403                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
10404                         sl->hit_cnt++;
10405                         /* reached equivalent register/stack state,
10406                          * prune the search.
10407                          * Registers read by the continuation are read by us.
10408                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
10409                          * will prevent corresponding reads in the continuation
10410                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
10411                          * own state will get the read marks recorded, but
10412                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
10413                          * this state and will pop a new one.
10414                          */
10415                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
10416
10417                         /* if previous state reached the exit with precision and
10418                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
10419                          * the precision needs to be propagated back in
10420                          * the current state.
10421                          */
10422                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
10423                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
10424                         if (err)
10425                                 return err;
10426                         return 1;
10427                 }
10428 miss:
10429                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
10430                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
10431                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
10432                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
10433                  * and some at the end) to help pruning.
10434                  */
10435                 if (add_new_state)
10436                         sl->miss_cnt++;
10437                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
10438                  * to keep checking from state equivalence point of view.
10439                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
10440                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
10441                  */
10442                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
10443                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
10444                          * speed up verification
10445                          */
10446                         *pprev = sl->next;
10447                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
10448                                 u32 br = sl->state.branches;
10449
10450                                 WARN_ONCE(br,
10451                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
10452                                           br);
10453                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
10454                                 kfree(sl);
10455                                 env->peak_states--;
10456                         } else {
10457                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
10458                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
10459                                  * be freed at the end of verification
10460                                  */
10461                                 sl->next = env->free_list;
10462                                 env->free_list = sl;
10463                         }
10464                         sl = *pprev;
10465                         continue;
10466                 }
10467 next:
10468                 pprev = &sl->next;
10469                 sl = *pprev;
10470         }
10471
10472         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
10473                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
10474
10475         if (!env->bpf_capable && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
10476                 return push_jmp_history(env, cur);
10477
10478         if (!add_new_state)
10479                 return push_jmp_history(env, cur);
10480
10481         /* There were no equivalent states, remember the current one.
10482          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
10483          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
10484          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
10485          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
10486          * again on the way to bpf_exit.
10487          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
10488          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
10489          */
10490         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
10491         if (!new_sl)
10492                 return -ENOMEM;
10493         env->total_states++;
10494         env->peak_states++;
10495         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
10496         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
10497
10498         /* add new state to the head of linked list */
10499         new = &new_sl->state;
10500         err = copy_verifier_state(new, cur);
10501         if (err) {
10502                 free_verifier_state(new, false);
10503                 kfree(new_sl);
10504                 return err;
10505         }
10506         new->insn_idx = insn_idx;
10507         WARN_ONCE(new->branches != 1,
10508                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
10509
10510         cur->parent = new;
10511         cur->first_insn_idx = insn_idx;
10512         clear_jmp_history(cur);
10513         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
10514         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
10515         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
10516          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
10517          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
10518          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
10519          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
10520          * from callee with its full parentage chain, anyway.
10521          */
10522         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
10523          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
10524          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
10525          * their parent and current state never has children yet.  Only
10526          * explored_states can get read marks.)
10527          */
10528         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
10529                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
10530                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
10531                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
10532                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
10533         }
10534
10535         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
10536         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
10537                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
10538                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
10539
10540                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10541                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
10542                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
10543                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
10544                 }
10545         }
10546         return 0;
10547 }
10548
10549 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
10550 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
10551 {
10552         switch (type) {
10553         case PTR_TO_CTX:
10554         case PTR_TO_SOCKET:
10555         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
10556         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
10557         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
10558         case PTR_TO_TCP_SOCK:
10559         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
10560         case PTR_TO_XDP_SOCK:
10561         case PTR_TO_BTF_ID:
10562         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
10563                 return false;
10564         default:
10565                 return true;
10566         }
10567 }
10568
10569 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
10570  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
10571  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
10572  *
10573  * R1 = sock_ptr
10574  * goto X;
10575  * ...
10576  * R1 = some_other_valid_ptr;
10577  * goto X;
10578  * ...
10579  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
10580  */
10581 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
10582 {
10583         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
10584                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
10585 }
10586
10587 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
10588 {
10589         bool pop_log = !(env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2);
10590         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
10591         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
10592         struct bpf_reg_state *regs;
10593         int insn_cnt = env->prog->len;
10594         bool do_print_state = false;
10595         int prev_insn_idx = -1;
10596
10597         for (;;) {
10598                 struct bpf_insn *insn;
10599                 u8 class;
10600                 int err;
10601
10602                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
10603                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
10604                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
10605                                 env->insn_idx, insn_cnt);
10606                         return -EFAULT;
10607                 }
10608
10609                 insn = &insns[env->insn_idx];
10610                 class = BPF_CLASS(insn->code);
10611
10612                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
10613                         verbose(env,
10614                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
10615                                 env->insn_processed);
10616                         return -E2BIG;
10617                 }
10618
10619                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
10620                 if (err < 0)
10621                         return err;
10622                 if (err == 1) {
10623                         /* found equivalent state, can prune the search */
10624                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10625                                 if (do_print_state)
10626                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
10627                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
10628                                                 env->cur_state->speculative ?
10629                                                 " (speculative execution)" : "");
10630                                 else
10631                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
10632                         }
10633                         goto process_bpf_exit;
10634                 }
10635
10636                 if (signal_pending(current))
10637                         return -EAGAIN;
10638
10639                 if (need_resched())
10640                         cond_resched();
10641
10642                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
10643                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
10644                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10645                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
10646                         else
10647                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
10648                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
10649                                         env->cur_state->speculative ?
10650                                         " (speculative execution)" : "");
10651                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
10652                         do_print_state = false;
10653                 }
10654
10655                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10656                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
10657                                 .cb_call        = disasm_kfunc_name,
10658                                 .cb_print       = verbose,
10659                                 .private_data   = env,
10660                         };
10661
10662                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
10663                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
10664                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
10665                 }
10666
10667                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
10668                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
10669                                                            env->prev_insn_idx);
10670                         if (err)
10671                                 return err;
10672                 }
10673
10674                 regs = cur_regs(env);
10675                 sanitize_mark_insn_seen(env);
10676                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
10677
10678                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
10679                         err = check_alu_op(env, insn);
10680                         if (err)
10681                                 return err;
10682
10683                 } else if (class == BPF_LDX) {
10684                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
10685
10686                         /* check for reserved fields is already done */
10687
10688                         /* check src operand */
10689                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
10690                         if (err)
10691                                 return err;
10692
10693                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
10694                         if (err)
10695                                 return err;
10696
10697                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
10698
10699                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
10700                          * the state of dst_reg will be updated by this func
10701                          */
10702                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
10703                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10704                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
10705                         if (err)
10706                                 return err;
10707
10708                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
10709
10710                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
10711                                 /* saw a valid insn
10712                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
10713                                  * save type to validate intersecting paths
10714                                  */
10715                                 *prev_src_type = src_reg_type;
10716
10717                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
10718                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
10719                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
10720                                  * with different pointer types:
10721                                  * src_reg == ctx in one branch and
10722                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
10723                                  * Reject it.
10724                                  */
10725                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
10726                                 return -EINVAL;
10727                         }
10728
10729                 } else if (class == BPF_STX) {
10730                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
10731
10732                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC) {
10733                                 err = check_atomic(env, env->insn_idx, insn);
10734                                 if (err)
10735                                         return err;
10736                                 env->insn_idx++;
10737                                 continue;
10738                         }
10739
10740                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0) {
10741                                 verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
10742                                 return -EINVAL;
10743                         }
10744
10745                         /* check src1 operand */
10746                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
10747                         if (err)
10748                                 return err;
10749                         /* check src2 operand */
10750                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
10751                         if (err)
10752                                 return err;
10753
10754                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
10755
10756                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
10757                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
10758                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10759                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
10760                         if (err)
10761                                 return err;
10762
10763                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
10764
10765                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
10766                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
10767                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
10768                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
10769                                 return -EINVAL;
10770                         }
10771
10772                 } else if (class == BPF_ST) {
10773                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
10774                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
10775                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
10776                                 return -EINVAL;
10777                         }
10778                         /* check src operand */
10779                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
10780                         if (err)
10781                                 return err;
10782
10783                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
10784                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
10785                                         insn->dst_reg,
10786                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
10787                                 return -EACCES;
10788                         }
10789
10790                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
10791                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
10792                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10793                                                BPF_WRITE, -1, false);
10794                         if (err)
10795                                 return err;
10796
10797                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
10798                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
10799
10800                         env->jmps_processed++;
10801                         if (opcode == BPF_CALL) {
10802                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10803                                     insn->off != 0 ||
10804                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
10805                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL &&
10806                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL) ||
10807                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10808                                     class == BPF_JMP32) {
10809                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
10810                                         return -EINVAL;
10811                                 }
10812
10813                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
10814                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
10815                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
10816                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
10817                                         return -EINVAL;
10818                                 }
10819                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
10820                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
10821                                 else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL)
10822                                         err = check_kfunc_call(env, insn);
10823                                 else
10824                                         err = check_helper_call(env, insn, &env->insn_idx);
10825                                 if (err)
10826                                         return err;
10827                         } else if (opcode == BPF_JA) {
10828                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10829                                     insn->imm != 0 ||
10830                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
10831                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10832                                     class == BPF_JMP32) {
10833                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
10834                                         return -EINVAL;
10835                                 }
10836
10837                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
10838                                 continue;
10839
10840                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
10841                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10842                                     insn->imm != 0 ||
10843                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
10844                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10845                                     class == BPF_JMP32) {
10846                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
10847                                         return -EINVAL;
10848                                 }
10849
10850                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
10851                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
10852                                         return -EINVAL;
10853                                 }
10854
10855                                 if (state->curframe) {
10856                                         /* exit from nested function */
10857                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
10858                                         if (err)
10859                                                 return err;
10860                                         do_print_state = true;
10861                                         continue;
10862                                 }
10863
10864                                 err = check_reference_leak(env);
10865                                 if (err)
10866                                         return err;
10867
10868                                 err = check_return_code(env);
10869                                 if (err)
10870                                         return err;
10871 process_bpf_exit:
10872                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
10873                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
10874                                                 &env->insn_idx, pop_log);
10875                                 if (err < 0) {
10876                                         if (err != -ENOENT)
10877                                                 return err;
10878                                         break;
10879                                 } else {
10880                                         do_print_state = true;
10881                                         continue;
10882                                 }
10883                         } else {
10884                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
10885                                 if (err)
10886                                         return err;
10887                         }
10888                 } else if (class == BPF_LD) {
10889                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
10890
10891                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
10892                                 err = check_ld_abs(env, insn);
10893                                 if (err)
10894                                         return err;
10895
10896                         } else if (mode == BPF_IMM) {
10897                                 err = check_ld_imm(env, insn);
10898                                 if (err)
10899                                         return err;
10900
10901                                 env->insn_idx++;
10902                                 sanitize_mark_insn_seen(env);
10903                         } else {
10904                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
10905                                 return -EINVAL;
10906                         }
10907                 } else {
10908                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
10909                         return -EINVAL;
10910                 }
10911
10912                 env->insn_idx++;
10913         }
10914
10915         return 0;
10916 }
10917
10918 static int find_btf_percpu_datasec(struct btf *btf)
10919 {
10920         const struct btf_type *t;
10921         const char *tname;
10922         int i, n;
10923
10924         /*
10925          * Both vmlinux and module each have their own ".data..percpu"
10926          * DATASECs in BTF. So for module's case, we need to skip vmlinux BTF
10927          * types to look at only module's own BTF types.
10928          */
10929         n = btf_nr_types(btf);
10930         if (btf_is_module(btf))
10931                 i = btf_nr_types(btf_vmlinux);
10932         else
10933                 i = 1;
10934
10935         for(; i < n; i++) {
10936                 t = btf_type_by_id(btf, i);
10937                 if (BTF_INFO_KIND(t->info) != BTF_KIND_DATASEC)
10938                         continue;
10939
10940                 tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
10941                 if (!strcmp(tname, ".data..percpu"))
10942                         return i;
10943         }
10944
10945         return -ENOENT;
10946 }
10947
10948 /* replace pseudo btf_id with kernel symbol address */
10949 static int check_pseudo_btf_id(struct bpf_verifier_env *env,
10950                                struct bpf_insn *insn,
10951                                struct bpf_insn_aux_data *aux)
10952 {
10953         const struct btf_var_secinfo *vsi;
10954         const struct btf_type *datasec;
10955         struct btf_mod_pair *btf_mod;
10956         const struct btf_type *t;
10957         const char *sym_name;
10958         bool percpu = false;
10959         u32 type, id = insn->imm;
10960         struct btf *btf;
10961         s32 datasec_id;
10962         u64 addr;
10963         int i, btf_fd, err;
10964
10965         btf_fd = insn[1].imm;
10966         if (btf_fd) {
10967                 btf = btf_get_by_fd(btf_fd);
10968                 if (IS_ERR(btf)) {
10969                         verbose(env, "invalid module BTF object FD specified.\n");
10970                         return -EINVAL;
10971                 }
10972         } else {
10973                 if (!btf_vmlinux) {
10974                         verbose(env, "kernel is missing BTF, make sure CONFIG_DEBUG_INFO_BTF=y is specified in Kconfig.\n");
10975                         return -EINVAL;
10976                 }
10977                 btf = btf_vmlinux;
10978                 btf_get(btf);
10979         }
10980
10981         t = btf_type_by_id(btf, id);
10982         if (!t) {
10983                 verbose(env, "ldimm64 insn specifies invalid btf_id %d.\n", id);
10984                 err = -ENOENT;
10985                 goto err_put;
10986         }
10987
10988         if (!btf_type_is_var(t)) {
10989                 verbose(env, "pseudo btf_id %d in ldimm64 isn't KIND_VAR.\n", id);
10990                 err = -EINVAL;
10991                 goto err_put;
10992         }
10993
10994         sym_name = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
10995         addr = kallsyms_lookup_name(sym_name);
10996         if (!addr) {
10997                 verbose(env, "ldimm64 failed to find the address for kernel symbol '%s'.\n",
10998                         sym_name);
10999                 err = -ENOENT;
11000                 goto err_put;
11001         }
11002
11003         datasec_id = find_btf_percpu_datasec(btf);
11004         if (datasec_id > 0) {
11005                 datasec = btf_type_by_id(btf, datasec_id);
11006                 for_each_vsi(i, datasec, vsi) {
11007                         if (vsi->type == id) {
11008                                 percpu = true;
11009                                 break;
11010                         }
11011                 }
11012         }
11013
11014         insn[0].imm = (u32)addr;
11015         insn[1].imm = addr >> 32;
11016
11017         type = t->type;
11018         t = btf_type_skip_modifiers(btf, type, NULL);
11019         if (percpu) {
11020                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_PERCPU_BTF_ID;
11021                 aux->btf_var.btf = btf;
11022                 aux->btf_var.btf_id = type;
11023         } else if (!btf_type_is_struct(t)) {
11024                 const struct btf_type *ret;
11025                 const char *tname;
11026                 u32 tsize;
11027
11028                 /* resolve the type size of ksym. */
11029                 ret = btf_resolve_size(btf, t, &tsize);
11030                 if (IS_ERR(ret)) {
11031                         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
11032                         verbose(env, "ldimm64 unable to resolve the size of type '%s': %ld\n",
11033                                 tname, PTR_ERR(ret));
11034                         err = -EINVAL;
11035                         goto err_put;
11036                 }
11037                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_MEM;
11038                 aux->btf_var.mem_size = tsize;
11039         } else {
11040                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_BTF_ID;
11041                 aux->btf_var.btf = btf;
11042                 aux->btf_var.btf_id = type;
11043         }
11044
11045         /* check whether we recorded this BTF (and maybe module) already */
11046         for (i = 0; i < env->used_btf_cnt; i++) {
11047                 if (env->used_btfs[i].btf == btf) {
11048                         btf_put(btf);
11049                         return 0;
11050                 }
11051         }
11052
11053         if (env->used_btf_cnt >= MAX_USED_BTFS) {
11054                 err = -E2BIG;
11055                 goto err_put;
11056         }
11057
11058         btf_mod = &env->used_btfs[env->used_btf_cnt];
11059         btf_mod->btf = btf;
11060         btf_mod->module = NULL;
11061
11062         /* if we reference variables from kernel module, bump its refcount */
11063         if (btf_is_module(btf)) {
11064                 btf_mod->module = btf_try_get_module(btf);
11065                 if (!btf_mod->module) {
11066                         err = -ENXIO;
11067                         goto err_put;
11068                 }
11069         }
11070
11071         env->used_btf_cnt++;
11072
11073         return 0;
11074 err_put:
11075         btf_put(btf);
11076         return err;
11077 }
11078
11079 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
11080 {
11081         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
11082                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
11083                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
11084                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
11085 }
11086
11087 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
11088 {
11089         switch (type) {
11090         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
11091         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
11092         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
11093         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
11094                 return true;
11095         default:
11096                 return false;
11097         }
11098 }
11099
11100 static bool is_preallocated_map(struct bpf_map *map)
11101 {
11102         if (!check_map_prealloc(map))
11103                 return false;
11104         if (map->inner_map_meta && !check_map_prealloc(map->inner_map_meta))
11105                 return false;
11106         return true;
11107 }
11108
11109 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
11110                                         struct bpf_map *map,
11111                                         struct bpf_prog *prog)
11112
11113 {
11114         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(prog);
11115         /*
11116          * Validate that trace type programs use preallocated hash maps.
11117          *
11118          * For programs attached to PERF events this is mandatory as the
11119          * perf NMI can hit any arbitrary code sequence.
11120          *
11121          * All other trace types using preallocated hash maps are unsafe as
11122          * well because tracepoint or kprobes can be inside locked regions
11123          * of the memory allocator or at a place where a recursion into the
11124          * memory allocator would see inconsistent state.
11125          *
11126          * On RT enabled kernels run-time allocation of all trace type
11127          * programs is strictly prohibited due to lock type constraints. On
11128          * !RT kernels it is allowed for backwards compatibility reasons for
11129          * now, but warnings are emitted so developers are made aware of
11130          * the unsafety and can fix their programs before this is enforced.
11131          */
11132         if (is_tracing_prog_type(prog_type) && !is_preallocated_map(map)) {
11133                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
11134                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
11135                         return -EINVAL;
11136                 }
11137                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT)) {
11138                         verbose(env, "trace type programs can only use preallocated hash map\n");
11139                         return -EINVAL;
11140                 }
11141                 WARN_ONCE(1, "trace type BPF program uses run-time allocation\n");
11142                 verbose(env, "trace type programs with run-time allocated hash maps are unsafe. Switch to preallocated hash maps.\n");
11143         }
11144
11145         if (map_value_has_spin_lock(map)) {
11146                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) {
11147                         verbose(env, "socket filter progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11148                         return -EINVAL;
11149                 }
11150
11151                 if (is_tracing_prog_type(prog_type)) {
11152                         verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11153                         return -EINVAL;
11154                 }
11155
11156                 if (prog->aux->sleepable) {
11157                         verbose(env, "sleepable progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11158                         return -EINVAL;
11159                 }
11160         }
11161
11162         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
11163             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
11164                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
11165                 return -EINVAL;
11166         }
11167
11168         if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_STRUCT_OPS) {
11169                 verbose(env, "bpf_struct_ops map cannot be used in prog\n");
11170                 return -EINVAL;
11171         }
11172
11173         if (prog->aux->sleepable)
11174                 switch (map->map_type) {
11175                 case BPF_MAP_TYPE_HASH:
11176                 case BPF_MAP_TYPE_LRU_HASH:
11177                 case BPF_MAP_TYPE_ARRAY:
11178                 case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH:
11179                 case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_ARRAY:
11180                 case BPF_MAP_TYPE_LRU_PERCPU_HASH:
11181                 case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
11182                 case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
11183                         if (!is_preallocated_map(map)) {
11184                                 verbose(env,
11185                                         "Sleepable programs can only use preallocated maps\n");
11186                                 return -EINVAL;
11187                         }
11188                         break;
11189                 case BPF_MAP_TYPE_RINGBUF:
11190                         break;
11191                 default:
11192                         verbose(env,
11193                                 "Sleepable programs can only use array, hash, and ringbuf maps\n");
11194                         return -EINVAL;
11195                 }
11196
11197         return 0;
11198 }
11199
11200 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
11201 {
11202         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
11203                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
11204 }
11205
11206 /* find and rewrite pseudo imm in ld_imm64 instructions:
11207  *
11208  * 1. if it accesses map FD, replace it with actual map pointer.
11209  * 2. if it accesses btf_id of a VAR, replace it with pointer to the var.
11210  *
11211  * NOTE: btf_vmlinux is required for converting pseudo btf_id.
11212  */
11213 static int resolve_pseudo_ldimm64(struct bpf_verifier_env *env)
11214 {
11215         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11216         int insn_cnt = env->prog->len;
11217         int i, j, err;
11218
11219         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
11220         if (err)
11221                 return err;
11222
11223         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11224                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
11225                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
11226                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
11227                         return -EINVAL;
11228                 }
11229
11230                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
11231                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
11232                         struct bpf_map *map;
11233                         struct fd f;
11234                         u64 addr;
11235                         u32 fd;
11236
11237                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
11238                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
11239                             insn[1].off != 0) {
11240                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
11241                                 return -EINVAL;
11242                         }
11243
11244                         if (insn[0].src_reg == 0)
11245                                 /* valid generic load 64-bit imm */
11246                                 goto next_insn;
11247
11248                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_BTF_ID) {
11249                                 aux = &env->insn_aux_data[i];
11250                                 err = check_pseudo_btf_id(env, insn, aux);
11251                                 if (err)
11252                                         return err;
11253                                 goto next_insn;
11254                         }
11255
11256                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC) {
11257                                 aux = &env->insn_aux_data[i];
11258                                 aux->ptr_type = PTR_TO_FUNC;
11259                                 goto next_insn;
11260                         }
11261
11262                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
11263                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
11264                          */
11265                         switch (insn[0].src_reg) {
11266                         case BPF_PSEUDO_MAP_VALUE:
11267                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX_VALUE:
11268                                 break;
11269                         case BPF_PSEUDO_MAP_FD:
11270                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX:
11271                                 if (insn[1].imm == 0)
11272                                         break;
11273                                 fallthrough;
11274                         default:
11275                                 verbose(env, "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
11276                                 return -EINVAL;
11277                         }
11278
11279                         switch (insn[0].src_reg) {
11280                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX_VALUE:
11281                         case BPF_PSEUDO_MAP_IDX:
11282                                 if (bpfptr_is_null(env->fd_array)) {
11283                                         verbose(env, "fd_idx without fd_array is invalid\n");
11284                                         return -EPROTO;
11285                                 }
11286                                 if (copy_from_bpfptr_offset(&fd, env->fd_array,
11287                                                             insn[0].imm * sizeof(fd),
11288                                                             sizeof(fd)))
11289                                         return -EFAULT;
11290                                 break;
11291                         default:
11292                                 fd = insn[0].imm;
11293                                 break;
11294                         }
11295
11296                         f = fdget(fd);
11297                         map = __bpf_map_get(f);
11298                         if (IS_ERR(map)) {
11299                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
11300                                         insn[0].imm);
11301                                 return PTR_ERR(map);
11302                         }
11303
11304                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
11305                         if (err) {
11306                                 fdput(f);
11307                                 return err;
11308                         }
11309
11310                         aux = &env->insn_aux_data[i];
11311                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD ||
11312                             insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_IDX) {
11313                                 addr = (unsigned long)map;
11314                         } else {
11315                                 u32 off = insn[1].imm;
11316
11317                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
11318                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
11319                                         fdput(f);
11320                                         return -EINVAL;
11321                                 }
11322
11323                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
11324                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
11325                                         fdput(f);
11326                                         return -EINVAL;
11327                                 }
11328
11329                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
11330                                 if (err) {
11331                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
11332                                                 map->value_size, off);
11333                                         fdput(f);
11334                                         return err;
11335                                 }
11336
11337                                 aux->map_off = off;
11338                                 addr += off;
11339                         }
11340
11341                         insn[0].imm = (u32)addr;
11342                         insn[1].imm = addr >> 32;
11343
11344                         /* check whether we recorded this map already */
11345                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
11346                                 if (env->used_maps[j] == map) {
11347                                         aux->map_index = j;
11348                                         fdput(f);
11349                                         goto next_insn;
11350                                 }
11351                         }
11352
11353                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
11354                                 fdput(f);
11355                                 return -E2BIG;
11356                         }
11357
11358                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
11359                          * the map will be released by release_maps() or it
11360                          * will be used by the valid program until it's unloaded
11361                          * and all maps are released in free_used_maps()
11362                          */
11363                         bpf_map_inc(map);
11364
11365                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
11366                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
11367
11368                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
11369                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog->aux, map)) {
11370                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
11371                                 fdput(f);
11372                                 return -EBUSY;
11373                         }
11374
11375                         fdput(f);
11376 next_insn:
11377                         insn++;
11378                         i++;
11379                         continue;
11380                 }
11381
11382                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
11383                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
11384                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
11385                         return -EINVAL;
11386                 }
11387         }
11388
11389         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
11390          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
11391          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
11392          */
11393         return 0;
11394 }
11395
11396 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
11397 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
11398 {
11399         __bpf_free_used_maps(env->prog->aux, env->used_maps,
11400                              env->used_map_cnt);
11401 }
11402
11403 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
11404 static void release_btfs(struct bpf_verifier_env *env)
11405 {
11406         __bpf_free_used_btfs(env->prog->aux, env->used_btfs,
11407                              env->used_btf_cnt);
11408 }
11409
11410 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
11411 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
11412 {
11413         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11414         int insn_cnt = env->prog->len;
11415         int i;
11416
11417         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11418                 if (insn->code != (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
11419                         continue;
11420                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC)
11421                         continue;
11422                 insn->src_reg = 0;
11423         }
11424 }
11425
11426 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
11427  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
11428  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
11429  */
11430 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
11431                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
11432 {
11433         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
11434         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
11435         u32 old_seen = old_data[off].seen;
11436         u32 prog_len;
11437         int i;
11438
11439         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
11440          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
11441          * original insn at old prog.
11442          */
11443         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
11444
11445         if (cnt == 1)
11446                 return 0;
11447         prog_len = new_prog->len;
11448         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
11449                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
11450         if (!new_data)
11451                 return -ENOMEM;
11452         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
11453         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
11454                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
11455         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
11456                 /* Expand insni[off]'s seen count to the patched range. */
11457                 new_data[i].seen = old_seen;
11458                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
11459         }
11460         env->insn_aux_data = new_data;
11461         vfree(old_data);
11462         return 0;
11463 }
11464
11465 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
11466 {
11467         int i;
11468
11469         if (len == 1)
11470                 return;
11471         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
11472         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
11473                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
11474                         continue;
11475                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
11476         }
11477 }
11478
11479 static void adjust_poke_descs(struct bpf_prog *prog, u32 off, u32 len)
11480 {
11481         struct bpf_jit_poke_descriptor *tab = prog->aux->poke_tab;
11482         int i, sz = prog->aux->size_poke_tab;
11483         struct bpf_jit_poke_descriptor *desc;
11484
11485         for (i = 0; i < sz; i++) {
11486                 desc = &tab[i];
11487                 if (desc->insn_idx <= off)
11488                         continue;
11489                 desc->insn_idx += len - 1;
11490         }
11491 }
11492
11493 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
11494                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
11495 {
11496         struct bpf_prog *new_prog;
11497
11498         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
11499         if (IS_ERR(new_prog)) {
11500                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
11501                         verbose(env,
11502                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
11503                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
11504                 return NULL;
11505         }
11506         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
11507                 return NULL;
11508         adjust_subprog_starts(env, off, len);
11509         adjust_poke_descs(new_prog, off, len);
11510         return new_prog;
11511 }
11512
11513 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
11514                                               u32 off, u32 cnt)
11515 {
11516         int i, j;
11517
11518         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
11519         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
11520                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
11521                         break;
11522         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
11523         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
11524                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
11525                         break;
11526         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
11527          * the front of previous prog
11528          */
11529         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
11530                 j--;
11531
11532         if (j > i) {
11533                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
11534                 int move;
11535
11536                 /* move fake 'exit' subprog as well */
11537                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
11538
11539                 memmove(env->subprog_info + i,
11540                         env->subprog_info + j,
11541                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
11542                 env->subprog_cnt -= j - i;
11543
11544                 /* remove func_info */
11545                 if (aux->func_info) {
11546                         move = aux->func_info_cnt - j;
11547
11548                         memmove(aux->func_info + i,
11549                                 aux->func_info + j,
11550                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
11551                         aux->func_info_cnt -= j - i;
11552                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
11553                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
11554                          */
11555                 }
11556         } else {
11557                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
11558                 if (env->subprog_info[i].start == off)
11559                         i++;
11560         }
11561
11562         /* update fake 'exit' subprog as well */
11563         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
11564                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
11565
11566         return 0;
11567 }
11568
11569 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
11570                                       u32 cnt)
11571 {
11572         struct bpf_prog *prog = env->prog;
11573         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
11574         struct bpf_line_info *linfo;
11575
11576         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
11577         if (!nr_linfo)
11578                 return 0;
11579
11580         linfo = prog->aux->linfo;
11581
11582         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
11583         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
11584                 if (linfo[i].insn_off >= off)
11585                         break;
11586
11587         l_off = i;
11588         l_cnt = 0;
11589         for (; i < nr_linfo; i++)
11590                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
11591                         l_cnt++;
11592                 else
11593                         break;
11594
11595         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
11596          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
11597          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
11598          */
11599         if (prog->len != off && l_cnt &&
11600             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
11601                 l_cnt--;
11602                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
11603         }
11604
11605         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
11606         if (l_cnt) {
11607                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
11608                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
11609
11610                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
11611                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
11612         }
11613
11614         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
11615         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
11616                 linfo[i].insn_off -= cnt;
11617
11618         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
11619         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
11620                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
11621                         /* program may have started in the removed region but
11622                          * may not be fully removed
11623                          */
11624                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
11625                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
11626                         else
11627                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
11628                 }
11629
11630         return 0;
11631 }
11632
11633 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
11634 {
11635         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11636         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
11637         int err;
11638
11639         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11640                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
11641
11642         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
11643         if (err)
11644                 return err;
11645
11646         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
11647         if (err)
11648                 return err;
11649
11650         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
11651         if (err)
11652                 return err;
11653
11654         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
11655                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
11656
11657         return 0;
11658 }
11659
11660 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
11661  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
11662  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
11663  * with 'ja -1'.
11664  *
11665  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
11666  * program and through another bug we would manage to jump there, then
11667  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
11668  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
11669  * code could be located.
11670  */
11671 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
11672 {
11673         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11674         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
11675         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11676         const int insn_cnt = env->prog->len;
11677         int i;
11678
11679         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11680                 if (aux_data[i].seen)
11681                         continue;
11682                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
11683         }
11684 }
11685
11686 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
11687 {
11688         u8 op;
11689
11690         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
11691                 return true;
11692
11693         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
11694                 return false;
11695
11696         op = BPF_OP(code);
11697         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
11698 }
11699
11700 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
11701 {
11702         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11703         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
11704         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11705         const int insn_cnt = env->prog->len;
11706         int i;
11707
11708         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11709                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
11710                         continue;
11711
11712                 if (!aux_data[i + 1].seen)
11713                         ja.off = insn->off;
11714                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
11715                         ja.off = 0;
11716                 else
11717                         continue;
11718
11719                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11720                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
11721
11722                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
11723         }
11724 }
11725
11726 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
11727 {
11728         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11729         int insn_cnt = env->prog->len;
11730         int i, err;
11731
11732         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11733                 int j;
11734
11735                 j = 0;
11736                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
11737                         j++;
11738                 if (!j)
11739                         continue;
11740
11741                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
11742                 if (err)
11743                         return err;
11744                 insn_cnt = env->prog->len;
11745         }
11746
11747         return 0;
11748 }
11749
11750 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
11751 {
11752         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
11753         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11754         int insn_cnt = env->prog->len;
11755         int i, err;
11756
11757         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11758                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
11759                         continue;
11760
11761                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
11762                 if (err)
11763                         return err;
11764                 insn_cnt--;
11765                 i--;
11766         }
11767
11768         return 0;
11769 }
11770
11771 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
11772                                          const union bpf_attr *attr)
11773 {
11774         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
11775         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
11776         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
11777         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
11778         struct bpf_prog *new_prog;
11779         bool rnd_hi32;
11780
11781         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
11782         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
11783         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
11784         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
11785         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
11786         for (i = 0; i < len; i++) {
11787                 int adj_idx = i + delta;
11788                 struct bpf_insn insn;
11789                 int load_reg;
11790
11791                 insn = insns[adj_idx];
11792                 load_reg = insn_def_regno(&insn);
11793                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
11794                         u8 code, class;
11795                         u32 imm_rnd;
11796
11797                         if (!rnd_hi32)
11798                                 continue;
11799
11800                         code = insn.code;
11801                         class = BPF_CLASS(code);
11802                         if (load_reg == -1)
11803                                 continue;
11804
11805                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
11806                          *       BPF_STX + SRC_OP, so it is safe to pass NULL
11807                          *       here.
11808                          */
11809                         if (is_reg64(env, &insn, load_reg, NULL, DST_OP)) {
11810                                 if (class == BPF_LD &&
11811                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
11812                                         i++;
11813                                 continue;
11814                         }
11815
11816                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
11817                         if (class == BPF_LDX &&
11818                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
11819                                 continue;
11820
11821                         imm_rnd = get_random_int();
11822                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
11823                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
11824                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = load_reg;
11825                         patch = rnd_hi32_patch;
11826                         patch_len = 4;
11827                         goto apply_patch_buffer;
11828                 }
11829
11830                 /* Add in an zero-extend instruction if a) the JIT has requested
11831                  * it or b) it's a CMPXCHG.
11832                  *
11833                  * The latter is because: BPF_CMPXCHG always loads a value into
11834                  * R0, therefore always zero-extends. However some archs'
11835                  * equivalent instruction only does this load when the
11836                  * comparison is successful. This detail of CMPXCHG is
11837                  * orthogonal to the general zero-extension behaviour of the
11838                  * CPU, so it's treated independently of bpf_jit_needs_zext.
11839                  */
11840                 if (!bpf_jit_needs_zext() && !is_cmpxchg_insn(&insn))
11841                         continue;
11842
11843                 if (WARN_ON(load_reg == -1)) {
11844                         verbose(env, "verifier bug. zext_dst is set, but no reg is defined\n");
11845                         return -EFAULT;
11846                 }
11847
11848                 zext_patch[0] = insn;
11849                 zext_patch[1].dst_reg = load_reg;
11850                 zext_patch[1].src_reg = load_reg;
11851                 patch = zext_patch;
11852                 patch_len = 2;
11853 apply_patch_buffer:
11854                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
11855                 if (!new_prog)
11856                         return -ENOMEM;
11857                 env->prog = new_prog;
11858                 insns = new_prog->insnsi;
11859                 aux = env->insn_aux_data;
11860                 delta += patch_len - 1;
11861         }
11862
11863         return 0;
11864 }
11865
11866 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
11867  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
11868  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
11869  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
11870  */
11871 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
11872 {
11873         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
11874         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
11875         const int insn_cnt = env->prog->len;
11876         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
11877         u32 target_size, size_default, off;
11878         struct bpf_prog *new_prog;
11879         enum bpf_access_type type;
11880         bool is_narrower_load;
11881
11882         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
11883                 if (!ops->gen_prologue) {
11884                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
11885                         return -EINVAL;
11886                 }
11887                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
11888                                         env->prog);
11889                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
11890                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
11891                         return -EINVAL;
11892                 } else if (cnt) {
11893                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
11894                         if (!new_prog)
11895                                 return -ENOMEM;
11896
11897                         env->prog = new_prog;
11898                         delta += cnt - 1;
11899                 }
11900         }
11901
11902         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11903                 return 0;
11904
11905         insn = env->prog->insnsi + delta;
11906
11907         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11908                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
11909
11910                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
11911                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
11912                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
11913                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
11914                         type = BPF_READ;
11915                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
11916                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
11917                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
11918                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
11919                         type = BPF_WRITE;
11920                 else
11921                         continue;
11922
11923                 if (type == BPF_WRITE &&
11924                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
11925                         struct bpf_insn patch[] = {
11926                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
11927                                  * There are no memory dependencies for this store,
11928                                  * since it's only using frame pointer and immediate
11929                                  * constant of zero
11930                                  */
11931                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
11932                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
11933                                            0),
11934                                 /* the original STX instruction will immediately
11935                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
11936                                  */
11937                                 *insn,
11938                         };
11939
11940                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
11941                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
11942                         if (!new_prog)
11943                                 return -ENOMEM;
11944
11945                         delta    += cnt - 1;
11946                         env->prog = new_prog;
11947                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
11948                         continue;
11949                 }
11950
11951                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
11952                 case PTR_TO_CTX:
11953                         if (!ops->convert_ctx_access)
11954                                 continue;
11955                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
11956                         break;
11957                 case PTR_TO_SOCKET:
11958                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
11959                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
11960                         break;
11961                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
11962                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
11963                         break;
11964                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
11965                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
11966                         break;
11967                 case PTR_TO_BTF_ID:
11968                         if (type == BPF_READ) {
11969                                 insn->code = BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM |
11970                                         BPF_SIZE((insn)->code);
11971                                 env->prog->aux->num_exentries++;
11972                         } else if (resolve_prog_type(env->prog) != BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS) {
11973                                 verbose(env, "Writes through BTF pointers are not allowed\n");
11974                                 return -EINVAL;
11975                         }
11976                         continue;
11977                 default:
11978                         continue;
11979                 }
11980
11981                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
11982                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
11983
11984                 /* If the read access is a narrower load of the field,
11985                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
11986                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
11987                  * we will apply proper mask to the result.
11988                  */
11989                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
11990                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
11991                 off = insn->off;
11992                 if (is_narrower_load) {
11993                         u8 size_code;
11994
11995                         if (type == BPF_WRITE) {
11996                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
11997                                 return -EINVAL;
11998                         }
11999
12000                         size_code = BPF_H;
12001                         if (ctx_field_size == 4)
12002                                 size_code = BPF_W;
12003                         else if (ctx_field_size == 8)
12004                                 size_code = BPF_DW;
12005
12006                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
12007                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
12008                 }
12009
12010                 target_size = 0;
12011                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
12012                                          &target_size);
12013                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
12014                     (ctx_field_size && !target_size)) {
12015                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12016                         return -EINVAL;
12017                 }
12018
12019                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
12020                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_access_offset(
12021                                 off, size, size_default) * 8;
12022                         if (ctx_field_size <= 4) {
12023                                 if (shift)
12024                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
12025                                                                         insn->dst_reg,
12026                                                                         shift);
12027                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
12028                                                                 (1 << size * 8) - 1);
12029                         } else {
12030                                 if (shift)
12031                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
12032                                                                         insn->dst_reg,
12033                                                                         shift);
12034                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
12035                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
12036                         }
12037                 }
12038
12039                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12040                 if (!new_prog)
12041                         return -ENOMEM;
12042
12043                 delta += cnt - 1;
12044
12045                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
12046                 env->prog = new_prog;
12047                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12048         }
12049
12050         return 0;
12051 }
12052
12053 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
12054 {
12055         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
12056         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
12057         struct bpf_map *map_ptr;
12058         struct bpf_insn *insn;
12059         void *old_bpf_func;
12060         int err, num_exentries;
12061
12062         if (env->subprog_cnt <= 1)
12063                 return 0;
12064
12065         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12066                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12067                         env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
12068                         /* subprog is encoded in insn[1].imm */
12069                         continue;
12070                 }
12071
12072                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12073                         continue;
12074                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
12075                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
12076                  * propagated in any case.
12077                  */
12078                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
12079                 if (subprog < 0) {
12080                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
12081                                   i + insn->imm + 1);
12082                         return -EFAULT;
12083                 }
12084                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
12085                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
12086                  */
12087                 insn->off = subprog;
12088                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
12089                  * to interpreter will be needed
12090                  */
12091                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
12092                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
12093                 insn->imm = 1;
12094         }
12095
12096         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
12097         if (err)
12098                 goto out_undo_insn;
12099
12100         err = -ENOMEM;
12101         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
12102         if (!func)
12103                 goto out_undo_insn;
12104
12105         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12106                 subprog_start = subprog_end;
12107                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
12108
12109                 len = subprog_end - subprog_start;
12110                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
12111                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
12112                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
12113                  * func[i]->stats will never be accessed and stays NULL
12114                  */
12115                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
12116                 if (!func[i])
12117                         goto out_free;
12118                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
12119                        len * sizeof(struct bpf_insn));
12120                 func[i]->type = prog->type;
12121                 func[i]->len = len;
12122                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
12123                         goto out_free;
12124                 func[i]->is_func = 1;
12125                 func[i]->aux->func_idx = i;
12126                 /* Below members will be freed only at prog->aux */
12127                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
12128                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
12129                 func[i]->aux->poke_tab = prog->aux->poke_tab;
12130                 func[i]->aux->size_poke_tab = prog->aux->size_poke_tab;
12131
12132                 for (j = 0; j < prog->aux->size_poke_tab; j++) {
12133                         struct bpf_jit_poke_descriptor *poke;
12134
12135                         poke = &prog->aux->poke_tab[j];
12136                         if (poke->insn_idx < subprog_end &&
12137                             poke->insn_idx >= subprog_start)
12138                                 poke->aux = func[i]->aux;
12139                 }
12140
12141                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
12142                  * Long term would need debug info to populate names
12143                  */
12144                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
12145                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
12146                 func[i]->jit_requested = 1;
12147                 func[i]->aux->kfunc_tab = prog->aux->kfunc_tab;
12148                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
12149                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
12150                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
12151                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
12152                 num_exentries = 0;
12153                 insn = func[i]->insnsi;
12154                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
12155                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
12156                             BPF_MODE(insn->code) == BPF_PROBE_MEM)
12157                                 num_exentries++;
12158                 }
12159                 func[i]->aux->num_exentries = num_exentries;
12160                 func[i]->aux->tail_call_reachable = env->subprog_info[i].tail_call_reachable;
12161                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
12162                 if (!func[i]->jited) {
12163                         err = -ENOTSUPP;
12164                         goto out_free;
12165                 }
12166                 cond_resched();
12167         }
12168
12169         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
12170          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
12171          * run last pass of JIT
12172          */
12173         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12174                 insn = func[i]->insnsi;
12175                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
12176                         if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12177                                 subprog = insn[1].imm;
12178                                 insn[0].imm = (u32)(long)func[subprog]->bpf_func;
12179                                 insn[1].imm = ((u64)(long)func[subprog]->bpf_func) >> 32;
12180                                 continue;
12181                         }
12182                         if (!bpf_pseudo_call(insn))
12183                                 continue;
12184                         subprog = insn->off;
12185                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
12186                                     __bpf_call_base;
12187                 }
12188
12189                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
12190                  * of the JITed images for each function in the program
12191                  *
12192                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
12193                  * might not be large enough to hold the offset of the start
12194                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
12195                  *
12196                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
12197                  * by using its subprog id, available from the off field of
12198                  * the call instruction, as an index for this list
12199                  */
12200                 func[i]->aux->func = func;
12201                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
12202         }
12203         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12204                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
12205                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
12206                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
12207                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
12208                         err = -ENOTSUPP;
12209                         goto out_free;
12210                 }
12211                 cond_resched();
12212         }
12213
12214         /* finally lock prog and jit images for all functions and
12215          * populate kallsysm
12216          */
12217         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12218                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
12219                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
12220         }
12221
12222         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
12223          * prog consistent for later dump requests, so they can
12224          * later look the same as if they were interpreted only.
12225          */
12226         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12227                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12228                         insn[0].imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12229                         insn[1].imm = find_subprog(env, i + insn[0].imm + 1);
12230                         continue;
12231                 }
12232                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12233                         continue;
12234                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12235                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
12236                 insn->imm = subprog;
12237         }
12238
12239         prog->jited = 1;
12240         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
12241         prog->aux->func = func;
12242         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
12243         bpf_prog_jit_attempt_done(prog);
12244         return 0;
12245 out_free:
12246         /* We failed JIT'ing, so at this point we need to unregister poke
12247          * descriptors from subprogs, so that kernel is not attempting to
12248          * patch it anymore as we're freeing the subprog JIT memory.
12249          */
12250         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
12251                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
12252                 map_ptr->ops->map_poke_untrack(map_ptr, prog->aux);
12253         }
12254         /* At this point we're guaranteed that poke descriptors are not
12255          * live anymore. We can just unlink its descriptor table as it's
12256          * released with the main prog.
12257          */
12258         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12259                 if (!func[i])
12260                         continue;
12261                 func[i]->aux->poke_tab = NULL;
12262                 bpf_jit_free(func[i]);
12263         }
12264         kfree(func);
12265 out_undo_insn:
12266         /* cleanup main prog to be interpreted */
12267         prog->jit_requested = 0;
12268         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12269                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12270                         continue;
12271                 insn->off = 0;
12272                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12273         }
12274         bpf_prog_jit_attempt_done(prog);
12275         return err;
12276 }
12277
12278 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
12279 {
12280 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
12281         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12282         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
12283         bool has_kfunc_call = bpf_prog_has_kfunc_call(prog);
12284         int i, depth;
12285 #endif
12286         int err = 0;
12287
12288         if (env->prog->jit_requested &&
12289             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
12290                 err = jit_subprogs(env);
12291                 if (err == 0)
12292                         return 0;
12293                 if (err == -EFAULT)
12294                         return err;
12295         }
12296 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
12297         if (has_kfunc_call) {
12298                 verbose(env, "calling kernel functions are not allowed in non-JITed programs\n");
12299                 return -EINVAL;
12300         }
12301         if (env->subprog_cnt > 1 && env->prog->aux->tail_call_reachable) {
12302                 /* When JIT fails the progs with bpf2bpf calls and tail_calls
12303                  * have to be rejected, since interpreter doesn't support them yet.
12304                  */
12305                 verbose(env, "tail_calls are not allowed in non-JITed programs with bpf-to-bpf calls\n");
12306                 return -EINVAL;
12307         }
12308         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
12309                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12310                         /* When JIT fails the progs with callback calls
12311                          * have to be rejected, since interpreter doesn't support them yet.
12312                          */
12313                         verbose(env, "callbacks are not allowed in non-JITed programs\n");
12314                         return -EINVAL;
12315                 }
12316
12317                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12318                         continue;
12319                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
12320                 if (depth < 0)
12321                         return depth;
12322                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
12323         }
12324         err = 0;
12325 #endif
12326         return err;
12327 }
12328
12329 static int fixup_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env,
12330                             struct bpf_insn *insn)
12331 {
12332         const struct bpf_kfunc_desc *desc;
12333
12334         /* insn->imm has the btf func_id. Replace it with
12335          * an address (relative to __bpf_base_call).
12336          */
12337         desc = find_kfunc_desc(env->prog, insn->imm);
12338         if (!desc) {
12339                 verbose(env, "verifier internal error: kernel function descriptor not found for func_id %u\n",
12340                         insn->imm);
12341                 return -EFAULT;
12342         }
12343
12344         insn->imm = desc->imm;
12345
12346         return 0;
12347 }
12348
12349 /* Do various post-verification rewrites in a single program pass.
12350  * These rewrites simplify JIT and interpreter implementations.
12351  */
12352 static int do_misc_fixups(struct bpf_verifier_env *env)
12353 {
12354         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12355         bool expect_blinding = bpf_jit_blinding_enabled(prog);
12356         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
12357         const struct bpf_func_proto *fn;
12358         const int insn_cnt = prog->len;
12359         const struct bpf_map_ops *ops;
12360         struct bpf_insn_aux_data *aux;
12361         struct bpf_insn insn_buf[16];
12362         struct bpf_prog *new_prog;
12363         struct bpf_map *map_ptr;
12364         int i, ret, cnt, delta = 0;
12365
12366         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
12367                 /* Make divide-by-zero exceptions impossible. */
12368                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
12369                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
12370                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
12371                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
12372                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
12373                         bool isdiv = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV;
12374                         struct bpf_insn *patchlet;
12375                         struct bpf_insn chk_and_div[] = {
12376                                 /* [R,W]x div 0 -> 0 */
12377                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
12378                                              BPF_JNE | BPF_K, insn->src_reg,
12379                                              0, 2, 0),
12380                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
12381                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
12382                                 *insn,
12383                         };
12384                         struct bpf_insn chk_and_mod[] = {
12385                                 /* [R,W]x mod 0 -> [R,W]x */
12386                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
12387                                              BPF_JEQ | BPF_K, insn->src_reg,
12388                                              0, 1 + (is64 ? 0 : 1), 0),
12389                                 *insn,
12390                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
12391                                 BPF_MOV32_REG(insn->dst_reg, insn->dst_reg),
12392                         };
12393
12394                         patchlet = isdiv ? chk_and_div : chk_and_mod;
12395                         cnt = isdiv ? ARRAY_SIZE(chk_and_div) :
12396                                       ARRAY_SIZE(chk_and_mod) - (is64 ? 2 : 0);
12397
12398                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
12399                         if (!new_prog)
12400                                 return -ENOMEM;
12401
12402                         delta    += cnt - 1;
12403                         env->prog = prog = new_prog;
12404                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12405                         continue;
12406                 }
12407
12408                 /* Implement LD_ABS and LD_IND with a rewrite, if supported by the program type. */
12409                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
12410                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
12411                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
12412                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
12413                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12414                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12415                                 return -EINVAL;
12416                         }
12417
12418                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12419                         if (!new_prog)
12420                                 return -ENOMEM;
12421
12422                         delta    += cnt - 1;
12423                         env->prog = prog = new_prog;
12424                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12425                         continue;
12426                 }
12427
12428                 /* Rewrite pointer arithmetic to mitigate speculation attacks. */
12429                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
12430                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
12431                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
12432                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
12433                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
12434                         bool issrc, isneg, isimm;
12435                         u32 off_reg;
12436
12437                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12438                         if (!aux->alu_state ||
12439                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
12440                                 continue;
12441
12442                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
12443                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
12444                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
12445                         isimm = aux->alu_state & BPF_ALU_IMMEDIATE;
12446
12447                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
12448                         if (isimm) {
12449                                 *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
12450                         } else {
12451                                 if (isneg)
12452                                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
12453                                 *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
12454                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
12455                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
12456                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
12457                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
12458                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX, off_reg);
12459                         }
12460                         if (!issrc)
12461                                 *patch++ = BPF_MOV64_REG(insn->dst_reg, insn->src_reg);
12462                         insn->src_reg = BPF_REG_AX;
12463                         if (isneg)
12464                                 insn->code = insn->code == code_add ?
12465                                              code_sub : code_add;
12466                         *patch++ = *insn;
12467                         if (issrc && isneg && !isimm)
12468                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
12469                         cnt = patch - insn_buf;
12470
12471                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12472                         if (!new_prog)
12473                                 return -ENOMEM;
12474
12475                         delta    += cnt - 1;
12476                         env->prog = prog = new_prog;
12477                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12478                         continue;
12479                 }
12480
12481                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
12482                         continue;
12483                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
12484                         continue;
12485                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL) {
12486                         ret = fixup_kfunc_call(env, insn);
12487                         if (ret)
12488                                 return ret;
12489                         continue;
12490                 }
12491
12492                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
12493                         prog->dst_needed = 1;
12494                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
12495                         bpf_user_rnd_init_once();
12496                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
12497                         prog->kprobe_override = 1;
12498                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
12499                         /* If we tail call into other programs, we
12500                          * cannot make any assumptions since they can
12501                          * be replaced dynamically during runtime in
12502                          * the program array.
12503                          */
12504                         prog->cb_access = 1;
12505                         if (!allow_tail_call_in_subprogs(env))
12506                                 prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
12507                         prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
12508
12509                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
12510                          * conditional branch in the interpreter for every normal
12511                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
12512                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
12513                          */
12514                         insn->imm = 0;
12515                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
12516
12517                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12518                         if (env->bpf_capable && !expect_blinding &&
12519                             prog->jit_requested &&
12520                             !bpf_map_key_poisoned(aux) &&
12521                             !bpf_map_ptr_poisoned(aux) &&
12522                             !bpf_map_ptr_unpriv(aux)) {
12523                                 struct bpf_jit_poke_descriptor desc = {
12524                                         .reason = BPF_POKE_REASON_TAIL_CALL,
12525                                         .tail_call.map = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state),
12526                                         .tail_call.key = bpf_map_key_immediate(aux),
12527                                         .insn_idx = i + delta,
12528                                 };
12529
12530                                 ret = bpf_jit_add_poke_descriptor(prog, &desc);
12531                                 if (ret < 0) {
12532                                         verbose(env, "adding tail call poke descriptor failed\n");
12533                                         return ret;
12534                                 }
12535
12536                                 insn->imm = ret + 1;
12537                                 continue;
12538                         }
12539
12540                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
12541                                 continue;
12542
12543                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
12544                          * emit two extra insns:
12545                          * if (index >= max_entries) goto out;
12546                          * index &= array->index_mask;
12547                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
12548                          */
12549                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
12550                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
12551                                 return -EINVAL;
12552                         }
12553
12554                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
12555                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
12556                                                   map_ptr->max_entries, 2);
12557                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
12558                                                     container_of(map_ptr,
12559                                                                  struct bpf_array,
12560                                                                  map)->index_mask);
12561                         insn_buf[2] = *insn;
12562                         cnt = 3;
12563                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12564                         if (!new_prog)
12565                                 return -ENOMEM;
12566
12567                         delta    += cnt - 1;
12568                         env->prog = prog = new_prog;
12569                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12570                         continue;
12571                 }
12572
12573                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
12574                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
12575                  * only.
12576                  */
12577                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
12578                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
12579                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
12580                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
12581                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
12582                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
12583                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem   ||
12584                      insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map)) {
12585                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12586                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
12587                                 goto patch_call_imm;
12588
12589                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
12590                         ops = map_ptr->ops;
12591                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
12592                             ops->map_gen_lookup) {
12593                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
12594                                 if (cnt == -EOPNOTSUPP)
12595                                         goto patch_map_ops_generic;
12596                                 if (cnt <= 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12597                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12598                                         return -EINVAL;
12599                                 }
12600
12601                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
12602                                                                insn_buf, cnt);
12603                                 if (!new_prog)
12604                                         return -ENOMEM;
12605
12606                                 delta    += cnt - 1;
12607                                 env->prog = prog = new_prog;
12608                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12609                                 continue;
12610                         }
12611
12612                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
12613                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
12614                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
12615                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
12616                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
12617                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
12618                                               u64 flags))NULL));
12619                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
12620                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
12621                                               u64 flags))NULL));
12622                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
12623                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
12624                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
12625                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
12626                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_redirect,
12627                                      (int (*)(struct bpf_map *map, u32 ifindex, u64 flags))NULL));
12628
12629 patch_map_ops_generic:
12630                         switch (insn->imm) {
12631                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
12632                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
12633                                             __bpf_call_base;
12634                                 continue;
12635                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
12636                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
12637                                             __bpf_call_base;
12638                                 continue;
12639                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
12640                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
12641                                             __bpf_call_base;
12642                                 continue;
12643                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
12644                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
12645                                             __bpf_call_base;
12646                                 continue;
12647                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
12648                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
12649                                             __bpf_call_base;
12650                                 continue;
12651                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
12652                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
12653                                             __bpf_call_base;
12654                                 continue;
12655                         case BPF_FUNC_redirect_map:
12656                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_redirect) -
12657                                             __bpf_call_base;
12658                                 continue;
12659                         }
12660
12661                         goto patch_call_imm;
12662                 }
12663
12664                 /* Implement bpf_jiffies64 inline. */
12665                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
12666                     insn->imm == BPF_FUNC_jiffies64) {
12667                         struct bpf_insn ld_jiffies_addr[2] = {
12668                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_0,
12669                                              (unsigned long)&jiffies),
12670                         };
12671
12672                         insn_buf[0] = ld_jiffies_addr[0];
12673                         insn_buf[1] = ld_jiffies_addr[1];
12674                         insn_buf[2] = BPF_LDX_MEM(BPF_DW, BPF_REG_0,
12675                                                   BPF_REG_0, 0);
12676                         cnt = 3;
12677
12678                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
12679                                                        cnt);
12680                         if (!new_prog)
12681                                 return -ENOMEM;
12682
12683                         delta    += cnt - 1;
12684                         env->prog = prog = new_prog;
12685                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12686                         continue;
12687                 }
12688
12689 patch_call_imm:
12690                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
12691                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
12692                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
12693                  */
12694                 if (!fn->func) {
12695                         verbose(env,
12696                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
12697                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
12698                         return -EFAULT;
12699                 }
12700                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
12701         }
12702
12703         /* Since poke tab is now finalized, publish aux to tracker. */
12704         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
12705                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
12706                 if (!map_ptr->ops->map_poke_track ||
12707                     !map_ptr->ops->map_poke_untrack ||
12708                     !map_ptr->ops->map_poke_run) {
12709                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12710                         return -EINVAL;
12711                 }
12712
12713                 ret = map_ptr->ops->map_poke_track(map_ptr, prog->aux);
12714                 if (ret < 0) {
12715                         verbose(env, "tracking tail call prog failed\n");
12716                         return ret;
12717                 }
12718         }
12719
12720         sort_kfunc_descs_by_imm(env->prog);
12721
12722         return 0;
12723 }
12724
12725 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
12726 {
12727         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
12728         int i;
12729
12730         sl = env->free_list;
12731         while (sl) {
12732                 sln = sl->next;
12733                 free_verifier_state(&sl->state, false);
12734                 kfree(sl);
12735                 sl = sln;
12736         }
12737         env->free_list = NULL;
12738
12739         if (!env->explored_states)
12740                 return;
12741
12742         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
12743                 sl = env->explored_states[i];
12744
12745                 while (sl) {
12746                         sln = sl->next;
12747                         free_verifier_state(&sl->state, false);
12748                         kfree(sl);
12749                         sl = sln;
12750                 }
12751                 env->explored_states[i] = NULL;
12752         }
12753 }
12754
12755 /* The verifier is using insn_aux_data[] to store temporary data during
12756  * verification and to store information for passes that run after the
12757  * verification like dead code sanitization. do_check_common() for subprogram N
12758  * may analyze many other subprograms. sanitize_insn_aux_data() clears all
12759  * temporary data after do_check_common() finds that subprogram N cannot be
12760  * verified independently. pass_cnt counts the number of times
12761  * do_check_common() was run and insn->aux->seen tells the pass number
12762  * insn_aux_data was touched. These variables are compared to clear temporary
12763  * data from failed pass. For testing and experiments do_check_common() can be
12764  * run multiple times even when prior attempt to verify is unsuccessful.
12765  *
12766  * Note that special handling is needed on !env->bypass_spec_v1 if this is
12767  * ever called outside of error path with subsequent program rejection.
12768  */
12769 static void sanitize_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env)
12770 {
12771         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
12772         struct bpf_insn_aux_data *aux;
12773         int i, class;
12774
12775         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
12776                 class = BPF_CLASS(insn[i].code);
12777                 if (class != BPF_LDX && class != BPF_STX)
12778                         continue;
12779                 aux = &env->insn_aux_data[i];
12780                 if (aux->seen != env->pass_cnt)
12781                         continue;
12782                 memset(aux, 0, offsetof(typeof(*aux), orig_idx));
12783         }
12784 }
12785
12786 static int do_check_common(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
12787 {
12788         bool pop_log = !(env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2);
12789         struct bpf_verifier_state *state;
12790         struct bpf_reg_state *regs;
12791         int ret, i;
12792
12793         env->prev_linfo = NULL;
12794         env->pass_cnt++;
12795
12796         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
12797         if (!state)
12798                 return -ENOMEM;
12799         state->curframe = 0;
12800         state->speculative = false;
12801         state->branches = 1;
12802         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
12803         if (!state->frame[0]) {
12804                 kfree(state);
12805                 return -ENOMEM;
12806         }
12807         env->cur_state = state;
12808         init_func_state(env, state->frame[0],
12809                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
12810                         0 /* frameno */,
12811                         subprog);
12812
12813         regs = state->frame[state->curframe]->regs;
12814         if (subprog || env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
12815                 ret = btf_prepare_func_args(env, subprog, regs);
12816                 if (ret)
12817                         goto out;
12818                 for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++) {
12819                         if (regs[i].type == PTR_TO_CTX)
12820                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
12821                         else if (regs[i].type == SCALAR_VALUE)
12822                                 mark_reg_unknown(env, regs, i);
12823                         else if (regs[i].type == PTR_TO_MEM_OR_NULL) {
12824                                 const u32 mem_size = regs[i].mem_size;
12825
12826                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
12827                                 regs[i].mem_size = mem_size;
12828                                 regs[i].id = ++env->id_gen;
12829                         }
12830                 }
12831         } else {
12832                 /* 1st arg to a function */
12833                 regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
12834                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
12835                 ret = btf_check_subprog_arg_match(env, subprog, regs);
12836                 if (ret == -EFAULT)
12837                         /* unlikely verifier bug. abort.
12838                          * ret == 0 and ret < 0 are sadly acceptable for
12839                          * main() function due to backward compatibility.
12840                          * Like socket filter program may be written as:
12841                          * int bpf_prog(struct pt_regs *ctx)
12842                          * and never dereference that ctx in the program.
12843                          * 'struct pt_regs' is a type mismatch for socket
12844                          * filter that should be using 'struct __sk_buff'.
12845                          */
12846                         goto out;
12847         }
12848
12849         ret = do_check(env);
12850 out:
12851         /* check for NULL is necessary, since cur_state can be freed inside
12852          * do_check() under memory pressure.
12853          */
12854         if (env->cur_state) {
12855                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
12856                 env->cur_state = NULL;
12857         }
12858         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
12859         if (!ret && pop_log)
12860                 bpf_vlog_reset(&env->log, 0);
12861         free_states(env);
12862         if (ret)
12863                 /* clean aux data in case subprog was rejected */
12864                 sanitize_insn_aux_data(env);
12865         return ret;
12866 }
12867
12868 /* Verify all global functions in a BPF program one by one based on their BTF.
12869  * All global functions must pass verification. Otherwise the whole program is rejected.
12870  * Consider:
12871  * int bar(int);
12872  * int foo(int f)
12873  * {
12874  *    return bar(f);
12875  * }
12876  * int bar(int b)
12877  * {
12878  *    ...
12879  * }
12880  * foo() will be verified first for R1=any_scalar_value. During verification it
12881  * will be assumed that bar() already verified successfully and call to bar()
12882  * from foo() will be checked for type match only. Later bar() will be verified
12883  * independently to check that it's safe for R1=any_scalar_value.
12884  */
12885 static int do_check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
12886 {
12887         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
12888         int i, ret;
12889
12890         if (!aux->func_info)
12891                 return 0;
12892
12893         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
12894                 if (aux->func_info_aux[i].linkage != BTF_FUNC_GLOBAL)
12895                         continue;
12896                 env->insn_idx = env->subprog_info[i].start;
12897                 WARN_ON_ONCE(env->insn_idx == 0);
12898                 ret = do_check_common(env, i);
12899                 if (ret) {
12900                         return ret;
12901                 } else if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
12902                         verbose(env,
12903                                 "Func#%d is safe for any args that match its prototype\n",
12904                                 i);
12905                 }
12906         }
12907         return 0;
12908 }
12909
12910 static int do_check_main(struct bpf_verifier_env *env)
12911 {
12912         int ret;
12913
12914         env->insn_idx = 0;
12915         ret = do_check_common(env, 0);
12916         if (!ret)
12917                 env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
12918         return ret;
12919 }
12920
12921
12922 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
12923 {
12924         int i;
12925
12926         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
12927                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
12928                         div_u64(env->verification_time, 1000));
12929                 verbose(env, "stack depth ");
12930                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12931                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
12932
12933                         verbose(env, "%d", depth);
12934                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
12935                                 verbose(env, "+");
12936                 }
12937                 verbose(env, "\n");
12938         }
12939         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
12940                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
12941                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
12942                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
12943                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
12944 }
12945
12946 static int check_struct_ops_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
12947 {
12948         const struct btf_type *t, *func_proto;
12949         const struct bpf_struct_ops *st_ops;
12950         const struct btf_member *member;
12951         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12952         u32 btf_id, member_idx;
12953         const char *mname;
12954
12955         if (!prog->gpl_compatible) {
12956                 verbose(env, "struct ops programs must have a GPL compatible license\n");
12957                 return -EINVAL;
12958         }
12959
12960         btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
12961         st_ops = bpf_struct_ops_find(btf_id);
12962         if (!st_ops) {
12963                 verbose(env, "attach_btf_id %u is not a supported struct\n",
12964                         btf_id);
12965                 return -ENOTSUPP;
12966         }
12967
12968         t = st_ops->type;
12969         member_idx = prog->expected_attach_type;
12970         if (member_idx >= btf_type_vlen(t)) {
12971                 verbose(env, "attach to invalid member idx %u of struct %s\n",
12972                         member_idx, st_ops->name);
12973                 return -EINVAL;
12974         }
12975
12976         member = &btf_type_member(t)[member_idx];
12977         mname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, member->name_off);
12978         func_proto = btf_type_resolve_func_ptr(btf_vmlinux, member->type,
12979                                                NULL);
12980         if (!func_proto) {
12981                 verbose(env, "attach to invalid member %s(@idx %u) of struct %s\n",
12982                         mname, member_idx, st_ops->name);
12983                 return -EINVAL;
12984         }
12985
12986         if (st_ops->check_member) {
12987                 int err = st_ops->check_member(t, member);
12988
12989                 if (err) {
12990                         verbose(env, "attach to unsupported member %s of struct %s\n",
12991                                 mname, st_ops->name);
12992                         return err;
12993                 }
12994         }
12995
12996         prog->aux->attach_func_proto = func_proto;
12997         prog->aux->attach_func_name = mname;
12998         env->ops = st_ops->verifier_ops;
12999
13000         return 0;
13001 }
13002 #define SECURITY_PREFIX "security_"
13003
13004 static int check_attach_modify_return(unsigned long addr, const char *func_name)
13005 {
13006         if (within_error_injection_list(addr) ||
13007             !strncmp(SECURITY_PREFIX, func_name, sizeof(SECURITY_PREFIX) - 1))
13008                 return 0;
13009
13010         return -EINVAL;
13011 }
13012
13013 /* list of non-sleepable functions that are otherwise on
13014  * ALLOW_ERROR_INJECTION list
13015  */
13016 BTF_SET_START(btf_non_sleepable_error_inject)
13017 /* Three functions below can be called from sleepable and non-sleepable context.
13018  * Assume non-sleepable from bpf safety point of view.
13019  */
13020 BTF_ID(func, __add_to_page_cache_locked)
13021 BTF_ID(func, should_fail_alloc_page)
13022 BTF_ID(func, should_failslab)
13023 BTF_SET_END(btf_non_sleepable_error_inject)
13024
13025 static int check_non_sleepable_error_inject(u32 btf_id)
13026 {
13027         return btf_id_set_contains(&btf_non_sleepable_error_inject, btf_id);
13028 }
13029
13030 int bpf_check_attach_target(struct bpf_verifier_log *log,
13031                             const struct bpf_prog *prog,
13032                             const struct bpf_prog *tgt_prog,
13033                             u32 btf_id,
13034                             struct bpf_attach_target_info *tgt_info)
13035 {
13036         bool prog_extension = prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT;
13037         const char prefix[] = "btf_trace_";
13038         int ret = 0, subprog = -1, i;
13039         const struct btf_type *t;
13040         bool conservative = true;
13041         const char *tname;
13042         struct btf *btf;
13043         long addr = 0;
13044
13045         if (!btf_id) {
13046                 bpf_log(log, "Tracing programs must provide btf_id\n");
13047                 return -EINVAL;
13048         }
13049         btf = tgt_prog ? tgt_prog->aux->btf : prog->aux->attach_btf;
13050         if (!btf) {
13051                 bpf_log(log,
13052                         "FENTRY/FEXIT program can only be attached to another program annotated with BTF\n");
13053                 return -EINVAL;
13054         }
13055         t = btf_type_by_id(btf, btf_id);
13056         if (!t) {
13057                 bpf_log(log, "attach_btf_id %u is invalid\n", btf_id);
13058                 return -EINVAL;
13059         }
13060         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
13061         if (!tname) {
13062                 bpf_log(log, "attach_btf_id %u doesn't have a name\n", btf_id);
13063                 return -EINVAL;
13064         }
13065         if (tgt_prog) {
13066                 struct bpf_prog_aux *aux = tgt_prog->aux;
13067
13068                 for (i = 0; i < aux->func_info_cnt; i++)
13069                         if (aux->func_info[i].type_id == btf_id) {
13070                                 subprog = i;
13071                                 break;
13072                         }
13073                 if (subprog == -1) {
13074                         bpf_log(log, "Subprog %s doesn't exist\n", tname);
13075                         return -EINVAL;
13076                 }
13077                 conservative = aux->func_info_aux[subprog].unreliable;
13078                 if (prog_extension) {
13079                         if (conservative) {
13080                                 bpf_log(log,
13081                                         "Cannot replace static functions\n");
13082                                 return -EINVAL;
13083                         }
13084                         if (!prog->jit_requested) {
13085                                 bpf_log(log,
13086                                         "Extension programs should be JITed\n");
13087                                 return -EINVAL;
13088                         }
13089                 }
13090                 if (!tgt_prog->jited) {
13091                         bpf_log(log, "Can attach to only JITed progs\n");
13092                         return -EINVAL;
13093                 }
13094                 if (tgt_prog->type == prog->type) {
13095                         /* Cannot fentry/fexit another fentry/fexit program.
13096                          * Cannot attach program extension to another extension.
13097                          * It's ok to attach fentry/fexit to extension program.
13098                          */
13099                         bpf_log(log, "Cannot recursively attach\n");
13100                         return -EINVAL;
13101                 }
13102                 if (tgt_prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13103                     prog_extension &&
13104                     (tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FENTRY ||
13105                      tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FEXIT)) {
13106                         /* Program extensions can extend all program types
13107                          * except fentry/fexit. The reason is the following.
13108                          * The fentry/fexit programs are used for performance
13109                          * analysis, stats and can be attached to any program
13110                          * type except themselves. When extension program is
13111                          * replacing XDP function it is necessary to allow
13112                          * performance analysis of all functions. Both original
13113                          * XDP program and its program extension. Hence
13114                          * attaching fentry/fexit to BPF_PROG_TYPE_EXT is
13115                          * allowed. If extending of fentry/fexit was allowed it
13116                          * would be possible to create long call chain
13117                          * fentry->extension->fentry->extension beyond
13118                          * reasonable stack size. Hence extending fentry is not
13119                          * allowed.
13120                          */
13121                         bpf_log(log, "Cannot extend fentry/fexit\n");
13122                         return -EINVAL;
13123                 }
13124         } else {
13125                 if (prog_extension) {
13126                         bpf_log(log, "Cannot replace kernel functions\n");
13127                         return -EINVAL;
13128                 }
13129         }
13130
13131         switch (prog->expected_attach_type) {
13132         case BPF_TRACE_RAW_TP:
13133                 if (tgt_prog) {
13134                         bpf_log(log,
13135                                 "Only FENTRY/FEXIT progs are attachable to another BPF prog\n");
13136                         return -EINVAL;
13137                 }
13138                 if (!btf_type_is_typedef(t)) {
13139                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a typedef\n",
13140                                 btf_id);
13141                         return -EINVAL;
13142                 }
13143                 if (strncmp(prefix, tname, sizeof(prefix) - 1)) {
13144                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u points to wrong type name %s\n",
13145                                 btf_id, tname);
13146                         return -EINVAL;
13147                 }
13148                 tname += sizeof(prefix) - 1;
13149                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13150                 if (!btf_type_is_ptr(t))
13151                         /* should never happen in valid vmlinux build */
13152                         return -EINVAL;
13153                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13154                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13155                         /* should never happen in valid vmlinux build */
13156                         return -EINVAL;
13157
13158                 break;
13159         case BPF_TRACE_ITER:
13160                 if (!btf_type_is_func(t)) {
13161                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a function\n",
13162                                 btf_id);
13163                         return -EINVAL;
13164                 }
13165                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13166                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13167                         return -EINVAL;
13168                 ret = btf_distill_func_proto(log, btf, t, tname, &tgt_info->fmodel);
13169                 if (ret)
13170                         return ret;
13171                 break;
13172         default:
13173                 if (!prog_extension)
13174                         return -EINVAL;
13175                 fallthrough;
13176         case BPF_MODIFY_RETURN:
13177         case BPF_LSM_MAC:
13178         case BPF_TRACE_FENTRY:
13179         case BPF_TRACE_FEXIT:
13180                 if (!btf_type_is_func(t)) {
13181                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a function\n",
13182                                 btf_id);
13183                         return -EINVAL;
13184                 }
13185                 if (prog_extension &&
13186                     btf_check_type_match(log, prog, btf, t))
13187                         return -EINVAL;
13188                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13189                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13190                         return -EINVAL;
13191
13192                 if ((prog->aux->saved_dst_prog_type || prog->aux->saved_dst_attach_type) &&
13193                     (!tgt_prog || prog->aux->saved_dst_prog_type != tgt_prog->type ||
13194                      prog->aux->saved_dst_attach_type != tgt_prog->expected_attach_type))
13195                         return -EINVAL;
13196
13197                 if (tgt_prog && conservative)
13198                         t = NULL;
13199
13200                 ret = btf_distill_func_proto(log, btf, t, tname, &tgt_info->fmodel);
13201                 if (ret < 0)
13202                         return ret;
13203
13204                 if (tgt_prog) {
13205                         if (subprog == 0)
13206                                 addr = (long) tgt_prog->bpf_func;
13207                         else
13208                                 addr = (long) tgt_prog->aux->func[subprog]->bpf_func;
13209                 } else {
13210                         addr = kallsyms_lookup_name(tname);
13211                         if (!addr) {
13212                                 bpf_log(log,
13213                                         "The address of function %s cannot be found\n",
13214                                         tname);
13215                                 return -ENOENT;
13216                         }
13217                 }
13218
13219                 if (prog->aux->sleepable) {
13220                         ret = -EINVAL;
13221                         switch (prog->type) {
13222                         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
13223                                 /* fentry/fexit/fmod_ret progs can be sleepable only if they are
13224                                  * attached to ALLOW_ERROR_INJECTION and are not in denylist.
13225                                  */
13226                                 if (!check_non_sleepable_error_inject(btf_id) &&
13227                                     within_error_injection_list(addr))
13228                                         ret = 0;
13229                                 break;
13230                         case BPF_PROG_TYPE_LSM:
13231                                 /* LSM progs check that they are attached to bpf_lsm_*() funcs.
13232                                  * Only some of them are sleepable.
13233                                  */
13234                                 if (bpf_lsm_is_sleepable_hook(btf_id))
13235                                         ret = 0;
13236                                 break;
13237                         default:
13238                                 break;
13239                         }
13240                         if (ret) {
13241                                 bpf_log(log, "%s is not sleepable\n", tname);
13242                                 return ret;
13243                         }
13244                 } else if (prog->expected_attach_type == BPF_MODIFY_RETURN) {
13245                         if (tgt_prog) {
13246                                 bpf_log(log, "can't modify return codes of BPF programs\n");
13247                                 return -EINVAL;
13248                         }
13249                         ret = check_attach_modify_return(addr, tname);
13250                         if (ret) {
13251                                 bpf_log(log, "%s() is not modifiable\n", tname);
13252                                 return ret;
13253                         }
13254                 }
13255
13256                 break;
13257         }
13258         tgt_info->tgt_addr = addr;
13259         tgt_info->tgt_name = tname;
13260         tgt_info->tgt_type = t;
13261         return 0;
13262 }
13263
13264 BTF_SET_START(btf_id_deny)
13265 BTF_ID_UNUSED
13266 #ifdef CONFIG_SMP
13267 BTF_ID(func, migrate_disable)
13268 BTF_ID(func, migrate_enable)
13269 #endif
13270 #if !defined CONFIG_PREEMPT_RCU && !defined CONFIG_TINY_RCU
13271 BTF_ID(func, rcu_read_unlock_strict)
13272 #endif
13273 BTF_SET_END(btf_id_deny)
13274
13275 static int check_attach_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
13276 {
13277         struct bpf_prog *prog = env->prog;
13278         struct bpf_prog *tgt_prog = prog->aux->dst_prog;
13279         struct bpf_attach_target_info tgt_info = {};
13280         u32 btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
13281         struct bpf_trampoline *tr;
13282         int ret;
13283         u64 key;
13284
13285         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_SYSCALL) {
13286                 if (prog->aux->sleepable)
13287                         /* attach_btf_id checked to be zero already */
13288                         return 0;
13289                 verbose(env, "Syscall programs can only be sleepable\n");
13290                 return -EINVAL;
13291         }
13292
13293         if (prog->aux->sleepable && prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13294             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM) {
13295                 verbose(env, "Only fentry/fexit/fmod_ret and lsm programs can be sleepable\n");
13296                 return -EINVAL;
13297         }
13298
13299         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS)
13300                 return check_struct_ops_btf_id(env);
13301
13302         if (prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13303             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM &&
13304             prog->type != BPF_PROG_TYPE_EXT)
13305                 return 0;
13306
13307         ret = bpf_check_attach_target(&env->log, prog, tgt_prog, btf_id, &tgt_info);
13308         if (ret)
13309                 return ret;
13310
13311         if (tgt_prog && prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
13312                 /* to make freplace equivalent to their targets, they need to
13313                  * inherit env->ops and expected_attach_type for the rest of the
13314                  * verification
13315                  */
13316                 env->ops = bpf_verifier_ops[tgt_prog->type];
13317                 prog->expected_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
13318         }
13319
13320         /* store info about the attachment target that will be used later */
13321         prog->aux->attach_func_proto = tgt_info.tgt_type;
13322         prog->aux->attach_func_name = tgt_info.tgt_name;
13323
13324         if (tgt_prog) {
13325                 prog->aux->saved_dst_prog_type = tgt_prog->type;
13326                 prog->aux->saved_dst_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
13327         }
13328
13329         if (prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_RAW_TP) {
13330                 prog->aux->attach_btf_trace = true;
13331                 return 0;
13332         } else if (prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_ITER) {
13333                 if (!bpf_iter_prog_supported(prog))
13334                         return -EINVAL;
13335                 return 0;
13336         }
13337
13338         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_LSM) {
13339                 ret = bpf_lsm_verify_prog(&env->log, prog);
13340                 if (ret < 0)
13341                         return ret;
13342         } else if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13343                    btf_id_set_contains(&btf_id_deny, btf_id)) {
13344                 return -EINVAL;
13345         }
13346
13347         key = bpf_trampoline_compute_key(tgt_prog, prog->aux->attach_btf, btf_id);
13348         tr = bpf_trampoline_get(key, &tgt_info);
13349         if (!tr)
13350                 return -ENOMEM;
13351
13352         prog->aux->dst_trampoline = tr;
13353         return 0;
13354 }
13355
13356 struct btf *bpf_get_btf_vmlinux(void)
13357 {
13358         if (!btf_vmlinux && IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_INFO_BTF)) {
13359                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
13360                 if (!btf_vmlinux)
13361                         btf_vmlinux = btf_parse_vmlinux();
13362                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
13363         }
13364         return btf_vmlinux;
13365 }
13366
13367 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr, bpfptr_t uattr)
13368 {
13369         u64 start_time = ktime_get_ns();
13370         struct bpf_verifier_env *env;
13371         struct bpf_verifier_log *log;
13372         int i, len, ret = -EINVAL;
13373         bool is_priv;
13374
13375         /* no program is valid */
13376         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
13377                 return -EINVAL;
13378
13379         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
13380          * allocate/free it every time bpf_check() is called
13381          */
13382         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
13383         if (!env)
13384                 return -ENOMEM;
13385         log = &env->log;
13386
13387         len = (*prog)->len;
13388         env->insn_aux_data =
13389                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
13390         ret = -ENOMEM;
13391         if (!env->insn_aux_data)
13392                 goto err_free_env;
13393         for (i = 0; i < len; i++)
13394                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
13395         env->prog = *prog;
13396         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
13397         env->fd_array = make_bpfptr(attr->fd_array, uattr.is_kernel);
13398         is_priv = bpf_capable();
13399
13400         bpf_get_btf_vmlinux();
13401
13402         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
13403         if (!is_priv)
13404                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
13405
13406         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
13407                 /* user requested verbose verifier output
13408                  * and supplied buffer to store the verification trace
13409                  */
13410                 log->level = attr->log_level;
13411                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
13412                 log->len_total = attr->log_size;
13413
13414                 ret = -EINVAL;
13415                 /* log attributes have to be sane */
13416                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
13417                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
13418                         goto err_unlock;
13419         }
13420
13421         if (IS_ERR(btf_vmlinux)) {
13422                 /* Either gcc or pahole or kernel are broken. */
13423                 verbose(env, "in-kernel BTF is malformed\n");
13424                 ret = PTR_ERR(btf_vmlinux);
13425                 goto skip_full_check;
13426         }
13427
13428         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
13429         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
13430                 env->strict_alignment = true;
13431         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
13432                 env->strict_alignment = false;
13433
13434         env->allow_ptr_leaks = bpf_allow_ptr_leaks();
13435         env->allow_uninit_stack = bpf_allow_uninit_stack();
13436         env->allow_ptr_to_map_access = bpf_allow_ptr_to_map_access();
13437         env->bypass_spec_v1 = bpf_bypass_spec_v1();
13438         env->bypass_spec_v4 = bpf_bypass_spec_v4();
13439         env->bpf_capable = bpf_capable();
13440
13441         if (is_priv)
13442                 env->test_state_freq = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_STATE_FREQ;
13443
13444         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
13445                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
13446                                        GFP_USER);
13447         ret = -ENOMEM;
13448         if (!env->explored_states)
13449                 goto skip_full_check;
13450
13451         ret = add_subprog_and_kfunc(env);
13452         if (ret < 0)
13453                 goto skip_full_check;
13454
13455         ret = check_subprogs(env);
13456         if (ret < 0)
13457                 goto skip_full_check;
13458
13459         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
13460         if (ret < 0)
13461                 goto skip_full_check;
13462
13463         ret = check_attach_btf_id(env);
13464         if (ret)
13465                 goto skip_full_check;
13466
13467         ret = resolve_pseudo_ldimm64(env);
13468         if (ret < 0)
13469                 goto skip_full_check;
13470
13471         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
13472                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
13473                 if (ret)
13474                         goto skip_full_check;
13475         }
13476
13477         ret = check_cfg(env);
13478         if (ret < 0)
13479                 goto skip_full_check;
13480
13481         ret = do_check_subprogs(env);
13482         ret = ret ?: do_check_main(env);
13483
13484         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
13485                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
13486
13487 skip_full_check:
13488         kvfree(env->explored_states);
13489
13490         if (ret == 0)
13491                 ret = check_max_stack_depth(env);
13492
13493         /* instruction rewrites happen after this point */
13494         if (is_priv) {
13495                 if (ret == 0)
13496                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
13497                 if (ret == 0)
13498                         ret = opt_remove_dead_code(env);
13499                 if (ret == 0)
13500                         ret = opt_remove_nops(env);
13501         } else {
13502                 if (ret == 0)
13503                         sanitize_dead_code(env);
13504         }
13505
13506         if (ret == 0)
13507                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
13508                 ret = convert_ctx_accesses(env);
13509
13510         if (ret == 0)
13511                 ret = do_misc_fixups(env);
13512
13513         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
13514          * insns could be handled correctly.
13515          */
13516         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
13517                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
13518                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
13519                                                                      : false;
13520         }
13521
13522         if (ret == 0)
13523                 ret = fixup_call_args(env);
13524
13525         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
13526         print_verification_stats(env);
13527
13528         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
13529                 ret = -ENOSPC;
13530         if (log->level && !log->ubuf) {
13531                 ret = -EFAULT;
13532                 goto err_release_maps;
13533         }
13534
13535         if (ret)
13536                 goto err_release_maps;
13537
13538         if (env->used_map_cnt) {
13539                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
13540                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
13541                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
13542                                                           GFP_KERNEL);
13543
13544                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
13545                         ret = -ENOMEM;
13546                         goto err_release_maps;
13547                 }
13548
13549                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
13550                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
13551                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
13552         }
13553         if (env->used_btf_cnt) {
13554                 /* if program passed verifier, update used_btfs in bpf_prog_aux */
13555                 env->prog->aux->used_btfs = kmalloc_array(env->used_btf_cnt,
13556                                                           sizeof(env->used_btfs[0]),
13557                                                           GFP_KERNEL);
13558                 if (!env->prog->aux->used_btfs) {
13559                         ret = -ENOMEM;
13560                         goto err_release_maps;
13561                 }
13562
13563                 memcpy(env->prog->aux->used_btfs, env->used_btfs,
13564                        sizeof(env->used_btfs[0]) * env->used_btf_cnt);
13565                 env->prog->aux->used_btf_cnt = env->used_btf_cnt;
13566         }
13567         if (env->used_map_cnt || env->used_btf_cnt) {
13568                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
13569                  * bpf_ld_imm64 instructions
13570                  */
13571                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
13572         }
13573
13574         adjust_btf_func(env);
13575
13576 err_release_maps:
13577         if (!env->prog->aux->used_maps)
13578                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
13579                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
13580                  */
13581                 release_maps(env);
13582         if (!env->prog->aux->used_btfs)
13583                 release_btfs(env);
13584
13585         /* extension progs temporarily inherit the attach_type of their targets
13586            for verification purposes, so set it back to zero before returning
13587          */
13588         if (env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT)
13589                 env->prog->expected_attach_type = 0;
13590
13591         *prog = env->prog;
13592 err_unlock:
13593         if (!is_priv)
13594                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
13595         vfree(env->insn_aux_data);
13596 err_free_env:
13597         kfree(env);
13598         return ret;
13599 }