Merge tag 'block-5.13-2021-05-07' of git://git.kernel.dk/linux-block
[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 pathes 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 ether 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 #define COPY_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                         \
741 static int copy_##NAME##_state(struct bpf_func_state *dst,              \
742                                const struct bpf_func_state *src)        \
743 {                                                                       \
744         if (!src->FIELD)                                                \
745                 return 0;                                               \
746         if (WARN_ON_ONCE(dst->COUNT < src->COUNT)) {                    \
747                 /* internal bug, make state invalid to reject the program */ \
748                 memset(dst, 0, sizeof(*dst));                           \
749                 return -EFAULT;                                         \
750         }                                                               \
751         memcpy(dst->FIELD, src->FIELD,                                  \
752                sizeof(*src->FIELD) * (src->COUNT / SIZE));              \
753         return 0;                                                       \
754 }
755 /* copy_reference_state() */
756 COPY_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
757 /* copy_stack_state() */
758 COPY_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
759 #undef COPY_STATE_FN
760
761 #define REALLOC_STATE_FN(NAME, COUNT, FIELD, SIZE)                      \
762 static int realloc_##NAME##_state(struct bpf_func_state *state, int size, \
763                                   bool copy_old)                        \
764 {                                                                       \
765         u32 old_size = state->COUNT;                                    \
766         struct bpf_##NAME##_state *new_##FIELD;                         \
767         int slot = size / SIZE;                                         \
768                                                                         \
769         if (size <= old_size || !size) {                                \
770                 if (copy_old)                                           \
771                         return 0;                                       \
772                 state->COUNT = slot * SIZE;                             \
773                 if (!size && old_size) {                                \
774                         kfree(state->FIELD);                            \
775                         state->FIELD = NULL;                            \
776                 }                                                       \
777                 return 0;                                               \
778         }                                                               \
779         new_##FIELD = kmalloc_array(slot, sizeof(struct bpf_##NAME##_state), \
780                                     GFP_KERNEL);                        \
781         if (!new_##FIELD)                                               \
782                 return -ENOMEM;                                         \
783         if (copy_old) {                                                 \
784                 if (state->FIELD)                                       \
785                         memcpy(new_##FIELD, state->FIELD,               \
786                                sizeof(*new_##FIELD) * (old_size / SIZE)); \
787                 memset(new_##FIELD + old_size / SIZE, 0,                \
788                        sizeof(*new_##FIELD) * (size - old_size) / SIZE); \
789         }                                                               \
790         state->COUNT = slot * SIZE;                                     \
791         kfree(state->FIELD);                                            \
792         state->FIELD = new_##FIELD;                                     \
793         return 0;                                                       \
794 }
795 /* realloc_reference_state() */
796 REALLOC_STATE_FN(reference, acquired_refs, refs, 1)
797 /* realloc_stack_state() */
798 REALLOC_STATE_FN(stack, allocated_stack, stack, BPF_REG_SIZE)
799 #undef REALLOC_STATE_FN
800
801 /* do_check() starts with zero-sized stack in struct bpf_verifier_state to
802  * make it consume minimal amount of memory. check_stack_write() access from
803  * the program calls into realloc_func_state() to grow the stack size.
804  * Note there is a non-zero 'parent' pointer inside bpf_verifier_state
805  * which realloc_stack_state() copies over. It points to previous
806  * bpf_verifier_state which is never reallocated.
807  */
808 static int realloc_func_state(struct bpf_func_state *state, int stack_size,
809                               int refs_size, bool copy_old)
810 {
811         int err = realloc_reference_state(state, refs_size, copy_old);
812         if (err)
813                 return err;
814         return realloc_stack_state(state, stack_size, copy_old);
815 }
816
817 /* Acquire a pointer id from the env and update the state->refs to include
818  * this new pointer reference.
819  * On success, returns a valid pointer id to associate with the register
820  * On failure, returns a negative errno.
821  */
822 static int acquire_reference_state(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
823 {
824         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
825         int new_ofs = state->acquired_refs;
826         int id, err;
827
828         err = realloc_reference_state(state, state->acquired_refs + 1, true);
829         if (err)
830                 return err;
831         id = ++env->id_gen;
832         state->refs[new_ofs].id = id;
833         state->refs[new_ofs].insn_idx = insn_idx;
834
835         return id;
836 }
837
838 /* release function corresponding to acquire_reference_state(). Idempotent. */
839 static int release_reference_state(struct bpf_func_state *state, int ptr_id)
840 {
841         int i, last_idx;
842
843         last_idx = state->acquired_refs - 1;
844         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
845                 if (state->refs[i].id == ptr_id) {
846                         if (last_idx && i != last_idx)
847                                 memcpy(&state->refs[i], &state->refs[last_idx],
848                                        sizeof(*state->refs));
849                         memset(&state->refs[last_idx], 0, sizeof(*state->refs));
850                         state->acquired_refs--;
851                         return 0;
852                 }
853         }
854         return -EINVAL;
855 }
856
857 static int transfer_reference_state(struct bpf_func_state *dst,
858                                     struct bpf_func_state *src)
859 {
860         int err = realloc_reference_state(dst, src->acquired_refs, false);
861         if (err)
862                 return err;
863         err = copy_reference_state(dst, src);
864         if (err)
865                 return err;
866         return 0;
867 }
868
869 static void free_func_state(struct bpf_func_state *state)
870 {
871         if (!state)
872                 return;
873         kfree(state->refs);
874         kfree(state->stack);
875         kfree(state);
876 }
877
878 static void clear_jmp_history(struct bpf_verifier_state *state)
879 {
880         kfree(state->jmp_history);
881         state->jmp_history = NULL;
882         state->jmp_history_cnt = 0;
883 }
884
885 static void free_verifier_state(struct bpf_verifier_state *state,
886                                 bool free_self)
887 {
888         int i;
889
890         for (i = 0; i <= state->curframe; i++) {
891                 free_func_state(state->frame[i]);
892                 state->frame[i] = NULL;
893         }
894         clear_jmp_history(state);
895         if (free_self)
896                 kfree(state);
897 }
898
899 /* copy verifier state from src to dst growing dst stack space
900  * when necessary to accommodate larger src stack
901  */
902 static int copy_func_state(struct bpf_func_state *dst,
903                            const struct bpf_func_state *src)
904 {
905         int err;
906
907         err = realloc_func_state(dst, src->allocated_stack, src->acquired_refs,
908                                  false);
909         if (err)
910                 return err;
911         memcpy(dst, src, offsetof(struct bpf_func_state, acquired_refs));
912         err = copy_reference_state(dst, src);
913         if (err)
914                 return err;
915         return copy_stack_state(dst, src);
916 }
917
918 static int copy_verifier_state(struct bpf_verifier_state *dst_state,
919                                const struct bpf_verifier_state *src)
920 {
921         struct bpf_func_state *dst;
922         u32 jmp_sz = sizeof(struct bpf_idx_pair) * src->jmp_history_cnt;
923         int i, err;
924
925         if (dst_state->jmp_history_cnt < src->jmp_history_cnt) {
926                 kfree(dst_state->jmp_history);
927                 dst_state->jmp_history = kmalloc(jmp_sz, GFP_USER);
928                 if (!dst_state->jmp_history)
929                         return -ENOMEM;
930         }
931         memcpy(dst_state->jmp_history, src->jmp_history, jmp_sz);
932         dst_state->jmp_history_cnt = src->jmp_history_cnt;
933
934         /* if dst has more stack frames then src frame, free them */
935         for (i = src->curframe + 1; i <= dst_state->curframe; i++) {
936                 free_func_state(dst_state->frame[i]);
937                 dst_state->frame[i] = NULL;
938         }
939         dst_state->speculative = src->speculative;
940         dst_state->curframe = src->curframe;
941         dst_state->active_spin_lock = src->active_spin_lock;
942         dst_state->branches = src->branches;
943         dst_state->parent = src->parent;
944         dst_state->first_insn_idx = src->first_insn_idx;
945         dst_state->last_insn_idx = src->last_insn_idx;
946         for (i = 0; i <= src->curframe; i++) {
947                 dst = dst_state->frame[i];
948                 if (!dst) {
949                         dst = kzalloc(sizeof(*dst), GFP_KERNEL);
950                         if (!dst)
951                                 return -ENOMEM;
952                         dst_state->frame[i] = dst;
953                 }
954                 err = copy_func_state(dst, src->frame[i]);
955                 if (err)
956                         return err;
957         }
958         return 0;
959 }
960
961 static void update_branch_counts(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_verifier_state *st)
962 {
963         while (st) {
964                 u32 br = --st->branches;
965
966                 /* WARN_ON(br > 1) technically makes sense here,
967                  * but see comment in push_stack(), hence:
968                  */
969                 WARN_ONCE((int)br < 0,
970                           "BUG update_branch_counts:branches_to_explore=%d\n",
971                           br);
972                 if (br)
973                         break;
974                 st = st->parent;
975         }
976 }
977
978 static int pop_stack(struct bpf_verifier_env *env, int *prev_insn_idx,
979                      int *insn_idx, bool pop_log)
980 {
981         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
982         struct bpf_verifier_stack_elem *elem, *head = env->head;
983         int err;
984
985         if (env->head == NULL)
986                 return -ENOENT;
987
988         if (cur) {
989                 err = copy_verifier_state(cur, &head->st);
990                 if (err)
991                         return err;
992         }
993         if (pop_log)
994                 bpf_vlog_reset(&env->log, head->log_pos);
995         if (insn_idx)
996                 *insn_idx = head->insn_idx;
997         if (prev_insn_idx)
998                 *prev_insn_idx = head->prev_insn_idx;
999         elem = head->next;
1000         free_verifier_state(&head->st, false);
1001         kfree(head);
1002         env->head = elem;
1003         env->stack_size--;
1004         return 0;
1005 }
1006
1007 static struct bpf_verifier_state *push_stack(struct bpf_verifier_env *env,
1008                                              int insn_idx, int prev_insn_idx,
1009                                              bool speculative)
1010 {
1011         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
1012         struct bpf_verifier_stack_elem *elem;
1013         int err;
1014
1015         elem = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_stack_elem), GFP_KERNEL);
1016         if (!elem)
1017                 goto err;
1018
1019         elem->insn_idx = insn_idx;
1020         elem->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
1021         elem->next = env->head;
1022         elem->log_pos = env->log.len_used;
1023         env->head = elem;
1024         env->stack_size++;
1025         err = copy_verifier_state(&elem->st, cur);
1026         if (err)
1027                 goto err;
1028         elem->st.speculative |= speculative;
1029         if (env->stack_size > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_JMP_SEQ) {
1030                 verbose(env, "The sequence of %d jumps is too complex.\n",
1031                         env->stack_size);
1032                 goto err;
1033         }
1034         if (elem->st.parent) {
1035                 ++elem->st.parent->branches;
1036                 /* WARN_ON(branches > 2) technically makes sense here,
1037                  * but
1038                  * 1. speculative states will bump 'branches' for non-branch
1039                  * instructions
1040                  * 2. is_state_visited() heuristics may decide not to create
1041                  * a new state for a sequence of branches and all such current
1042                  * and cloned states will be pointing to a single parent state
1043                  * which might have large 'branches' count.
1044                  */
1045         }
1046         return &elem->st;
1047 err:
1048         free_verifier_state(env->cur_state, true);
1049         env->cur_state = NULL;
1050         /* pop all elements and return */
1051         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
1052         return NULL;
1053 }
1054
1055 #define CALLER_SAVED_REGS 6
1056 static const int caller_saved[CALLER_SAVED_REGS] = {
1057         BPF_REG_0, BPF_REG_1, BPF_REG_2, BPF_REG_3, BPF_REG_4, BPF_REG_5
1058 };
1059
1060 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1061                                 struct bpf_reg_state *reg);
1062
1063 /* This helper doesn't clear reg->id */
1064 static void ___mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1065 {
1066         reg->var_off = tnum_const(imm);
1067         reg->smin_value = (s64)imm;
1068         reg->smax_value = (s64)imm;
1069         reg->umin_value = imm;
1070         reg->umax_value = imm;
1071
1072         reg->s32_min_value = (s32)imm;
1073         reg->s32_max_value = (s32)imm;
1074         reg->u32_min_value = (u32)imm;
1075         reg->u32_max_value = (u32)imm;
1076 }
1077
1078 /* Mark the unknown part of a register (variable offset or scalar value) as
1079  * known to have the value @imm.
1080  */
1081 static void __mark_reg_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1082 {
1083         /* Clear id, off, and union(map_ptr, range) */
1084         memset(((u8 *)reg) + sizeof(reg->type), 0,
1085                offsetof(struct bpf_reg_state, var_off) - sizeof(reg->type));
1086         ___mark_reg_known(reg, imm);
1087 }
1088
1089 static void __mark_reg32_known(struct bpf_reg_state *reg, u64 imm)
1090 {
1091         reg->var_off = tnum_const_subreg(reg->var_off, imm);
1092         reg->s32_min_value = (s32)imm;
1093         reg->s32_max_value = (s32)imm;
1094         reg->u32_min_value = (u32)imm;
1095         reg->u32_max_value = (u32)imm;
1096 }
1097
1098 /* Mark the 'variable offset' part of a register as zero.  This should be
1099  * used only on registers holding a pointer type.
1100  */
1101 static void __mark_reg_known_zero(struct bpf_reg_state *reg)
1102 {
1103         __mark_reg_known(reg, 0);
1104 }
1105
1106 static void __mark_reg_const_zero(struct bpf_reg_state *reg)
1107 {
1108         __mark_reg_known(reg, 0);
1109         reg->type = SCALAR_VALUE;
1110 }
1111
1112 static void mark_reg_known_zero(struct bpf_verifier_env *env,
1113                                 struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1114 {
1115         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1116                 verbose(env, "mark_reg_known_zero(regs, %u)\n", regno);
1117                 /* Something bad happened, let's kill all regs */
1118                 for (regno = 0; regno < MAX_BPF_REG; regno++)
1119                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1120                 return;
1121         }
1122         __mark_reg_known_zero(regs + regno);
1123 }
1124
1125 static void mark_ptr_not_null_reg(struct bpf_reg_state *reg)
1126 {
1127         switch (reg->type) {
1128         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL: {
1129                 const struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
1130
1131                 if (map->inner_map_meta) {
1132                         reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
1133                         reg->map_ptr = map->inner_map_meta;
1134                 } else if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_XSKMAP) {
1135                         reg->type = PTR_TO_XDP_SOCK;
1136                 } else if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP ||
1137                            map->map_type == BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH) {
1138                         reg->type = PTR_TO_SOCKET;
1139                 } else {
1140                         reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
1141                 }
1142                 break;
1143         }
1144         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
1145                 reg->type = PTR_TO_SOCKET;
1146                 break;
1147         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
1148                 reg->type = PTR_TO_SOCK_COMMON;
1149                 break;
1150         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
1151                 reg->type = PTR_TO_TCP_SOCK;
1152                 break;
1153         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
1154                 reg->type = PTR_TO_BTF_ID;
1155                 break;
1156         case PTR_TO_MEM_OR_NULL:
1157                 reg->type = PTR_TO_MEM;
1158                 break;
1159         case PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL:
1160                 reg->type = PTR_TO_RDONLY_BUF;
1161                 break;
1162         case PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL:
1163                 reg->type = PTR_TO_RDWR_BUF;
1164                 break;
1165         default:
1166                 WARN_ONCE(1, "unknown nullable register type");
1167         }
1168 }
1169
1170 static bool reg_is_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg)
1171 {
1172         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
1173 }
1174
1175 static bool reg_is_pkt_pointer_any(const struct bpf_reg_state *reg)
1176 {
1177         return reg_is_pkt_pointer(reg) ||
1178                reg->type == PTR_TO_PACKET_END;
1179 }
1180
1181 /* Unmodified PTR_TO_PACKET[_META,_END] register from ctx access. */
1182 static bool reg_is_init_pkt_pointer(const struct bpf_reg_state *reg,
1183                                     enum bpf_reg_type which)
1184 {
1185         /* The register can already have a range from prior markings.
1186          * This is fine as long as it hasn't been advanced from its
1187          * origin.
1188          */
1189         return reg->type == which &&
1190                reg->id == 0 &&
1191                reg->off == 0 &&
1192                tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
1193 }
1194
1195 /* Reset the min/max bounds of a register */
1196 static void __mark_reg_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1197 {
1198         reg->smin_value = S64_MIN;
1199         reg->smax_value = S64_MAX;
1200         reg->umin_value = 0;
1201         reg->umax_value = U64_MAX;
1202
1203         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1204         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1205         reg->u32_min_value = 0;
1206         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1207 }
1208
1209 static void __mark_reg64_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1210 {
1211         reg->smin_value = S64_MIN;
1212         reg->smax_value = S64_MAX;
1213         reg->umin_value = 0;
1214         reg->umax_value = U64_MAX;
1215 }
1216
1217 static void __mark_reg32_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
1218 {
1219         reg->s32_min_value = S32_MIN;
1220         reg->s32_max_value = S32_MAX;
1221         reg->u32_min_value = 0;
1222         reg->u32_max_value = U32_MAX;
1223 }
1224
1225 static void __update_reg32_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1226 {
1227         struct tnum var32_off = tnum_subreg(reg->var_off);
1228
1229         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1230         reg->s32_min_value = max_t(s32, reg->s32_min_value,
1231                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MIN));
1232         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1233         reg->s32_max_value = min_t(s32, reg->s32_max_value,
1234                         var32_off.value | (var32_off.mask & S32_MAX));
1235         reg->u32_min_value = max_t(u32, reg->u32_min_value, (u32)var32_off.value);
1236         reg->u32_max_value = min(reg->u32_max_value,
1237                                  (u32)(var32_off.value | var32_off.mask));
1238 }
1239
1240 static void __update_reg64_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1241 {
1242         /* min signed is max(sign bit) | min(other bits) */
1243         reg->smin_value = max_t(s64, reg->smin_value,
1244                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MIN));
1245         /* max signed is min(sign bit) | max(other bits) */
1246         reg->smax_value = min_t(s64, reg->smax_value,
1247                                 reg->var_off.value | (reg->var_off.mask & S64_MAX));
1248         reg->umin_value = max(reg->umin_value, reg->var_off.value);
1249         reg->umax_value = min(reg->umax_value,
1250                               reg->var_off.value | reg->var_off.mask);
1251 }
1252
1253 static void __update_reg_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1254 {
1255         __update_reg32_bounds(reg);
1256         __update_reg64_bounds(reg);
1257 }
1258
1259 /* Uses signed min/max values to inform unsigned, and vice-versa */
1260 static void __reg32_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1261 {
1262         /* Learn sign from signed bounds.
1263          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1264          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1265          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1266          */
1267         if (reg->s32_min_value >= 0 || reg->s32_max_value < 0) {
1268                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1269                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1270                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1271                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1272                 return;
1273         }
1274         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1275          * boundary, so we must be careful.
1276          */
1277         if ((s32)reg->u32_max_value >= 0) {
1278                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1279                  * is positive, hence safe.
1280                  */
1281                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value;
1282                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value =
1283                         min_t(u32, reg->s32_max_value, reg->u32_max_value);
1284         } else if ((s32)reg->u32_min_value < 0) {
1285                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1286                  * is negative, hence safe.
1287                  */
1288                 reg->s32_min_value = reg->u32_min_value =
1289                         max_t(u32, reg->s32_min_value, reg->u32_min_value);
1290                 reg->s32_max_value = reg->u32_max_value;
1291         }
1292 }
1293
1294 static void __reg64_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1295 {
1296         /* Learn sign from signed bounds.
1297          * If we cannot cross the sign boundary, then signed and unsigned bounds
1298          * are the same, so combine.  This works even in the negative case, e.g.
1299          * -3 s<= x s<= -1 implies 0xf...fd u<= x u<= 0xf...ff.
1300          */
1301         if (reg->smin_value >= 0 || reg->smax_value < 0) {
1302                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1303                                                           reg->umin_value);
1304                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1305                                                           reg->umax_value);
1306                 return;
1307         }
1308         /* Learn sign from unsigned bounds.  Signed bounds cross the sign
1309          * boundary, so we must be careful.
1310          */
1311         if ((s64)reg->umax_value >= 0) {
1312                 /* Positive.  We can't learn anything from the smin, but smax
1313                  * is positive, hence safe.
1314                  */
1315                 reg->smin_value = reg->umin_value;
1316                 reg->smax_value = reg->umax_value = min_t(u64, reg->smax_value,
1317                                                           reg->umax_value);
1318         } else if ((s64)reg->umin_value < 0) {
1319                 /* Negative.  We can't learn anything from the smax, but smin
1320                  * is negative, hence safe.
1321                  */
1322                 reg->smin_value = reg->umin_value = max_t(u64, reg->smin_value,
1323                                                           reg->umin_value);
1324                 reg->smax_value = reg->umax_value;
1325         }
1326 }
1327
1328 static void __reg_deduce_bounds(struct bpf_reg_state *reg)
1329 {
1330         __reg32_deduce_bounds(reg);
1331         __reg64_deduce_bounds(reg);
1332 }
1333
1334 /* Attempts to improve var_off based on unsigned min/max information */
1335 static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
1336 {
1337         struct tnum var64_off = tnum_intersect(reg->var_off,
1338                                                tnum_range(reg->umin_value,
1339                                                           reg->umax_value));
1340         struct tnum var32_off = tnum_intersect(tnum_subreg(reg->var_off),
1341                                                 tnum_range(reg->u32_min_value,
1342                                                            reg->u32_max_value));
1343
1344         reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(var64_off), var32_off);
1345 }
1346
1347 static void __reg_assign_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1348 {
1349         reg->umin_value = reg->u32_min_value;
1350         reg->umax_value = reg->u32_max_value;
1351         /* Attempt to pull 32-bit signed bounds into 64-bit bounds
1352          * but must be positive otherwise set to worse case bounds
1353          * and refine later from tnum.
1354          */
1355         if (reg->s32_min_value >= 0 && reg->s32_max_value >= 0)
1356                 reg->smax_value = reg->s32_max_value;
1357         else
1358                 reg->smax_value = U32_MAX;
1359         if (reg->s32_min_value >= 0)
1360                 reg->smin_value = reg->s32_min_value;
1361         else
1362                 reg->smin_value = 0;
1363 }
1364
1365 static void __reg_combine_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
1366 {
1367         /* special case when 64-bit register has upper 32-bit register
1368          * zeroed. Typically happens after zext or <<32, >>32 sequence
1369          * allowing us to use 32-bit bounds directly,
1370          */
1371         if (tnum_equals_const(tnum_clear_subreg(reg->var_off), 0)) {
1372                 __reg_assign_32_into_64(reg);
1373         } else {
1374                 /* Otherwise the best we can do is push lower 32bit known and
1375                  * unknown bits into register (var_off set from jmp logic)
1376                  * then learn as much as possible from the 64-bit tnum
1377                  * known and unknown bits. The previous smin/smax bounds are
1378                  * invalid here because of jmp32 compare so mark them unknown
1379                  * so they do not impact tnum bounds calculation.
1380                  */
1381                 __mark_reg64_unbounded(reg);
1382                 __update_reg_bounds(reg);
1383         }
1384
1385         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1386          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1387          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1388          */
1389         __reg_deduce_bounds(reg);
1390         __reg_bound_offset(reg);
1391         __update_reg_bounds(reg);
1392 }
1393
1394 static bool __reg64_bound_s32(s64 a)
1395 {
1396         return a > S32_MIN && a < S32_MAX;
1397 }
1398
1399 static bool __reg64_bound_u32(u64 a)
1400 {
1401         return a > U32_MIN && a < U32_MAX;
1402 }
1403
1404 static void __reg_combine_64_into_32(struct bpf_reg_state *reg)
1405 {
1406         __mark_reg32_unbounded(reg);
1407
1408         if (__reg64_bound_s32(reg->smin_value) && __reg64_bound_s32(reg->smax_value)) {
1409                 reg->s32_min_value = (s32)reg->smin_value;
1410                 reg->s32_max_value = (s32)reg->smax_value;
1411         }
1412         if (__reg64_bound_u32(reg->umin_value) && __reg64_bound_u32(reg->umax_value)) {
1413                 reg->u32_min_value = (u32)reg->umin_value;
1414                 reg->u32_max_value = (u32)reg->umax_value;
1415         }
1416
1417         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
1418          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
1419          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
1420          */
1421         __reg_deduce_bounds(reg);
1422         __reg_bound_offset(reg);
1423         __update_reg_bounds(reg);
1424 }
1425
1426 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
1427 static void __mark_reg_unknown(const struct bpf_verifier_env *env,
1428                                struct bpf_reg_state *reg)
1429 {
1430         /*
1431          * Clear type, id, off, and union(map_ptr, range) and
1432          * padding between 'type' and union
1433          */
1434         memset(reg, 0, offsetof(struct bpf_reg_state, var_off));
1435         reg->type = SCALAR_VALUE;
1436         reg->var_off = tnum_unknown;
1437         reg->frameno = 0;
1438         reg->precise = env->subprog_cnt > 1 || !env->bpf_capable;
1439         __mark_reg_unbounded(reg);
1440 }
1441
1442 static void mark_reg_unknown(struct bpf_verifier_env *env,
1443                              struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1444 {
1445         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1446                 verbose(env, "mark_reg_unknown(regs, %u)\n", regno);
1447                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1448                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1449                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1450                 return;
1451         }
1452         __mark_reg_unknown(env, regs + regno);
1453 }
1454
1455 static void __mark_reg_not_init(const struct bpf_verifier_env *env,
1456                                 struct bpf_reg_state *reg)
1457 {
1458         __mark_reg_unknown(env, reg);
1459         reg->type = NOT_INIT;
1460 }
1461
1462 static void mark_reg_not_init(struct bpf_verifier_env *env,
1463                               struct bpf_reg_state *regs, u32 regno)
1464 {
1465         if (WARN_ON(regno >= MAX_BPF_REG)) {
1466                 verbose(env, "mark_reg_not_init(regs, %u)\n", regno);
1467                 /* Something bad happened, let's kill all regs except FP */
1468                 for (regno = 0; regno < BPF_REG_FP; regno++)
1469                         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1470                 return;
1471         }
1472         __mark_reg_not_init(env, regs + regno);
1473 }
1474
1475 static void mark_btf_ld_reg(struct bpf_verifier_env *env,
1476                             struct bpf_reg_state *regs, u32 regno,
1477                             enum bpf_reg_type reg_type,
1478                             struct btf *btf, u32 btf_id)
1479 {
1480         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
1481                 mark_reg_unknown(env, regs, regno);
1482                 return;
1483         }
1484         mark_reg_known_zero(env, regs, regno);
1485         regs[regno].type = PTR_TO_BTF_ID;
1486         regs[regno].btf = btf;
1487         regs[regno].btf_id = btf_id;
1488 }
1489
1490 #define DEF_NOT_SUBREG  (0)
1491 static void init_reg_state(struct bpf_verifier_env *env,
1492                            struct bpf_func_state *state)
1493 {
1494         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
1495         int i;
1496
1497         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
1498                 mark_reg_not_init(env, regs, i);
1499                 regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
1500                 regs[i].parent = NULL;
1501                 regs[i].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
1502         }
1503
1504         /* frame pointer */
1505         regs[BPF_REG_FP].type = PTR_TO_STACK;
1506         mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_FP);
1507         regs[BPF_REG_FP].frameno = state->frameno;
1508 }
1509
1510 #define BPF_MAIN_FUNC (-1)
1511 static void init_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
1512                             struct bpf_func_state *state,
1513                             int callsite, int frameno, int subprogno)
1514 {
1515         state->callsite = callsite;
1516         state->frameno = frameno;
1517         state->subprogno = subprogno;
1518         init_reg_state(env, state);
1519 }
1520
1521 enum reg_arg_type {
1522         SRC_OP,         /* register is used as source operand */
1523         DST_OP,         /* register is used as destination operand */
1524         DST_OP_NO_MARK  /* same as above, check only, don't mark */
1525 };
1526
1527 static int cmp_subprogs(const void *a, const void *b)
1528 {
1529         return ((struct bpf_subprog_info *)a)->start -
1530                ((struct bpf_subprog_info *)b)->start;
1531 }
1532
1533 static int find_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1534 {
1535         struct bpf_subprog_info *p;
1536
1537         p = bsearch(&off, env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1538                     sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs);
1539         if (!p)
1540                 return -ENOENT;
1541         return p - env->subprog_info;
1542
1543 }
1544
1545 static int add_subprog(struct bpf_verifier_env *env, int off)
1546 {
1547         int insn_cnt = env->prog->len;
1548         int ret;
1549
1550         if (off >= insn_cnt || off < 0) {
1551                 verbose(env, "call to invalid destination\n");
1552                 return -EINVAL;
1553         }
1554         ret = find_subprog(env, off);
1555         if (ret >= 0)
1556                 return ret;
1557         if (env->subprog_cnt >= BPF_MAX_SUBPROGS) {
1558                 verbose(env, "too many subprograms\n");
1559                 return -E2BIG;
1560         }
1561         /* determine subprog starts. The end is one before the next starts */
1562         env->subprog_info[env->subprog_cnt++].start = off;
1563         sort(env->subprog_info, env->subprog_cnt,
1564              sizeof(env->subprog_info[0]), cmp_subprogs, NULL);
1565         return env->subprog_cnt - 1;
1566 }
1567
1568 struct bpf_kfunc_desc {
1569         struct btf_func_model func_model;
1570         u32 func_id;
1571         s32 imm;
1572 };
1573
1574 #define MAX_KFUNC_DESCS 256
1575 struct bpf_kfunc_desc_tab {
1576         struct bpf_kfunc_desc descs[MAX_KFUNC_DESCS];
1577         u32 nr_descs;
1578 };
1579
1580 static int kfunc_desc_cmp_by_id(const void *a, const void *b)
1581 {
1582         const struct bpf_kfunc_desc *d0 = a;
1583         const struct bpf_kfunc_desc *d1 = b;
1584
1585         /* func_id is not greater than BTF_MAX_TYPE */
1586         return d0->func_id - d1->func_id;
1587 }
1588
1589 static const struct bpf_kfunc_desc *
1590 find_kfunc_desc(const struct bpf_prog *prog, u32 func_id)
1591 {
1592         struct bpf_kfunc_desc desc = {
1593                 .func_id = func_id,
1594         };
1595         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1596
1597         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1598         return bsearch(&desc, tab->descs, tab->nr_descs,
1599                        sizeof(tab->descs[0]), kfunc_desc_cmp_by_id);
1600 }
1601
1602 static int add_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env, u32 func_id)
1603 {
1604         const struct btf_type *func, *func_proto;
1605         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1606         struct bpf_prog_aux *prog_aux;
1607         struct bpf_kfunc_desc *desc;
1608         const char *func_name;
1609         unsigned long addr;
1610         int err;
1611
1612         prog_aux = env->prog->aux;
1613         tab = prog_aux->kfunc_tab;
1614         if (!tab) {
1615                 if (!btf_vmlinux) {
1616                         verbose(env, "calling kernel function is not supported without CONFIG_DEBUG_INFO_BTF\n");
1617                         return -ENOTSUPP;
1618                 }
1619
1620                 if (!env->prog->jit_requested) {
1621                         verbose(env, "JIT is required for calling kernel function\n");
1622                         return -ENOTSUPP;
1623                 }
1624
1625                 if (!bpf_jit_supports_kfunc_call()) {
1626                         verbose(env, "JIT does not support calling kernel function\n");
1627                         return -ENOTSUPP;
1628                 }
1629
1630                 if (!env->prog->gpl_compatible) {
1631                         verbose(env, "cannot call kernel function from non-GPL compatible program\n");
1632                         return -EINVAL;
1633                 }
1634
1635                 tab = kzalloc(sizeof(*tab), GFP_KERNEL);
1636                 if (!tab)
1637                         return -ENOMEM;
1638                 prog_aux->kfunc_tab = tab;
1639         }
1640
1641         if (find_kfunc_desc(env->prog, func_id))
1642                 return 0;
1643
1644         if (tab->nr_descs == MAX_KFUNC_DESCS) {
1645                 verbose(env, "too many different kernel function calls\n");
1646                 return -E2BIG;
1647         }
1648
1649         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func_id);
1650         if (!func || !btf_type_is_func(func)) {
1651                 verbose(env, "kernel btf_id %u is not a function\n",
1652                         func_id);
1653                 return -EINVAL;
1654         }
1655         func_proto = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func->type);
1656         if (!func_proto || !btf_type_is_func_proto(func_proto)) {
1657                 verbose(env, "kernel function btf_id %u does not have a valid func_proto\n",
1658                         func_id);
1659                 return -EINVAL;
1660         }
1661
1662         func_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
1663         addr = kallsyms_lookup_name(func_name);
1664         if (!addr) {
1665                 verbose(env, "cannot find address for kernel function %s\n",
1666                         func_name);
1667                 return -EINVAL;
1668         }
1669
1670         desc = &tab->descs[tab->nr_descs++];
1671         desc->func_id = func_id;
1672         desc->imm = BPF_CAST_CALL(addr) - __bpf_call_base;
1673         err = btf_distill_func_proto(&env->log, btf_vmlinux,
1674                                      func_proto, func_name,
1675                                      &desc->func_model);
1676         if (!err)
1677                 sort(tab->descs, tab->nr_descs, sizeof(tab->descs[0]),
1678                      kfunc_desc_cmp_by_id, NULL);
1679         return err;
1680 }
1681
1682 static int kfunc_desc_cmp_by_imm(const void *a, const void *b)
1683 {
1684         const struct bpf_kfunc_desc *d0 = a;
1685         const struct bpf_kfunc_desc *d1 = b;
1686
1687         if (d0->imm > d1->imm)
1688                 return 1;
1689         else if (d0->imm < d1->imm)
1690                 return -1;
1691         return 0;
1692 }
1693
1694 static void sort_kfunc_descs_by_imm(struct bpf_prog *prog)
1695 {
1696         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1697
1698         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1699         if (!tab)
1700                 return;
1701
1702         sort(tab->descs, tab->nr_descs, sizeof(tab->descs[0]),
1703              kfunc_desc_cmp_by_imm, NULL);
1704 }
1705
1706 bool bpf_prog_has_kfunc_call(const struct bpf_prog *prog)
1707 {
1708         return !!prog->aux->kfunc_tab;
1709 }
1710
1711 const struct btf_func_model *
1712 bpf_jit_find_kfunc_model(const struct bpf_prog *prog,
1713                          const struct bpf_insn *insn)
1714 {
1715         const struct bpf_kfunc_desc desc = {
1716                 .imm = insn->imm,
1717         };
1718         const struct bpf_kfunc_desc *res;
1719         struct bpf_kfunc_desc_tab *tab;
1720
1721         tab = prog->aux->kfunc_tab;
1722         res = bsearch(&desc, tab->descs, tab->nr_descs,
1723                       sizeof(tab->descs[0]), kfunc_desc_cmp_by_imm);
1724
1725         return res ? &res->func_model : NULL;
1726 }
1727
1728 static int add_subprog_and_kfunc(struct bpf_verifier_env *env)
1729 {
1730         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1731         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1732         int i, ret, insn_cnt = env->prog->len;
1733
1734         /* Add entry function. */
1735         ret = add_subprog(env, 0);
1736         if (ret)
1737                 return ret;
1738
1739         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
1740                 if (!bpf_pseudo_func(insn) && !bpf_pseudo_call(insn) &&
1741                     !bpf_pseudo_kfunc_call(insn))
1742                         continue;
1743
1744                 if (!env->bpf_capable) {
1745                         verbose(env, "loading/calling other bpf or kernel functions are allowed for CAP_BPF and CAP_SYS_ADMIN\n");
1746                         return -EPERM;
1747                 }
1748
1749                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
1750                         ret = add_subprog(env, i + insn->imm + 1);
1751                         if (ret >= 0)
1752                                 /* remember subprog */
1753                                 insn[1].imm = ret;
1754                 } else if (bpf_pseudo_call(insn)) {
1755                         ret = add_subprog(env, i + insn->imm + 1);
1756                 } else {
1757                         ret = add_kfunc_call(env, insn->imm);
1758                 }
1759
1760                 if (ret < 0)
1761                         return ret;
1762         }
1763
1764         /* Add a fake 'exit' subprog which could simplify subprog iteration
1765          * logic. 'subprog_cnt' should not be increased.
1766          */
1767         subprog[env->subprog_cnt].start = insn_cnt;
1768
1769         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
1770                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
1771                         verbose(env, "func#%d @%d\n", i, subprog[i].start);
1772
1773         return 0;
1774 }
1775
1776 static int check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
1777 {
1778         int i, subprog_start, subprog_end, off, cur_subprog = 0;
1779         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
1780         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
1781         int insn_cnt = env->prog->len;
1782
1783         /* now check that all jumps are within the same subprog */
1784         subprog_start = subprog[cur_subprog].start;
1785         subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1786         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
1787                 u8 code = insn[i].code;
1788
1789                 if (code == (BPF_JMP | BPF_CALL) &&
1790                     insn[i].imm == BPF_FUNC_tail_call &&
1791                     insn[i].src_reg != BPF_PSEUDO_CALL)
1792                         subprog[cur_subprog].has_tail_call = true;
1793                 if (BPF_CLASS(code) == BPF_LD &&
1794                     (BPF_MODE(code) == BPF_ABS || BPF_MODE(code) == BPF_IND))
1795                         subprog[cur_subprog].has_ld_abs = true;
1796                 if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP && BPF_CLASS(code) != BPF_JMP32)
1797                         goto next;
1798                 if (BPF_OP(code) == BPF_EXIT || BPF_OP(code) == BPF_CALL)
1799                         goto next;
1800                 off = i + insn[i].off + 1;
1801                 if (off < subprog_start || off >= subprog_end) {
1802                         verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", i, off);
1803                         return -EINVAL;
1804                 }
1805 next:
1806                 if (i == subprog_end - 1) {
1807                         /* to avoid fall-through from one subprog into another
1808                          * the last insn of the subprog should be either exit
1809                          * or unconditional jump back
1810                          */
1811                         if (code != (BPF_JMP | BPF_EXIT) &&
1812                             code != (BPF_JMP | BPF_JA)) {
1813                                 verbose(env, "last insn is not an exit or jmp\n");
1814                                 return -EINVAL;
1815                         }
1816                         subprog_start = subprog_end;
1817                         cur_subprog++;
1818                         if (cur_subprog < env->subprog_cnt)
1819                                 subprog_end = subprog[cur_subprog + 1].start;
1820                 }
1821         }
1822         return 0;
1823 }
1824
1825 /* Parentage chain of this register (or stack slot) should take care of all
1826  * issues like callee-saved registers, stack slot allocation time, etc.
1827  */
1828 static int mark_reg_read(struct bpf_verifier_env *env,
1829                          const struct bpf_reg_state *state,
1830                          struct bpf_reg_state *parent, u8 flag)
1831 {
1832         bool writes = parent == state->parent; /* Observe write marks */
1833         int cnt = 0;
1834
1835         while (parent) {
1836                 /* if read wasn't screened by an earlier write ... */
1837                 if (writes && state->live & REG_LIVE_WRITTEN)
1838                         break;
1839                 if (parent->live & REG_LIVE_DONE) {
1840                         verbose(env, "verifier BUG type %s var_off %lld off %d\n",
1841                                 reg_type_str[parent->type],
1842                                 parent->var_off.value, parent->off);
1843                         return -EFAULT;
1844                 }
1845                 /* The first condition is more likely to be true than the
1846                  * second, checked it first.
1847                  */
1848                 if ((parent->live & REG_LIVE_READ) == flag ||
1849                     parent->live & REG_LIVE_READ64)
1850                         /* The parentage chain never changes and
1851                          * this parent was already marked as LIVE_READ.
1852                          * There is no need to keep walking the chain again and
1853                          * keep re-marking all parents as LIVE_READ.
1854                          * This case happens when the same register is read
1855                          * multiple times without writes into it in-between.
1856                          * Also, if parent has the stronger REG_LIVE_READ64 set,
1857                          * then no need to set the weak REG_LIVE_READ32.
1858                          */
1859                         break;
1860                 /* ... then we depend on parent's value */
1861                 parent->live |= flag;
1862                 /* REG_LIVE_READ64 overrides REG_LIVE_READ32. */
1863                 if (flag == REG_LIVE_READ64)
1864                         parent->live &= ~REG_LIVE_READ32;
1865                 state = parent;
1866                 parent = state->parent;
1867                 writes = true;
1868                 cnt++;
1869         }
1870
1871         if (env->longest_mark_read_walk < cnt)
1872                 env->longest_mark_read_walk = cnt;
1873         return 0;
1874 }
1875
1876 /* This function is supposed to be used by the following 32-bit optimization
1877  * code only. It returns TRUE if the source or destination register operates
1878  * on 64-bit, otherwise return FALSE.
1879  */
1880 static bool is_reg64(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
1881                      u32 regno, struct bpf_reg_state *reg, enum reg_arg_type t)
1882 {
1883         u8 code, class, op;
1884
1885         code = insn->code;
1886         class = BPF_CLASS(code);
1887         op = BPF_OP(code);
1888         if (class == BPF_JMP) {
1889                 /* BPF_EXIT for "main" will reach here. Return TRUE
1890                  * conservatively.
1891                  */
1892                 if (op == BPF_EXIT)
1893                         return true;
1894                 if (op == BPF_CALL) {
1895                         /* BPF to BPF call will reach here because of marking
1896                          * caller saved clobber with DST_OP_NO_MARK for which we
1897                          * don't care the register def because they are anyway
1898                          * marked as NOT_INIT already.
1899                          */
1900                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
1901                                 return false;
1902                         /* Helper call will reach here because of arg type
1903                          * check, conservatively return TRUE.
1904                          */
1905                         if (t == SRC_OP)
1906                                 return true;
1907
1908                         return false;
1909                 }
1910         }
1911
1912         if (class == BPF_ALU64 || class == BPF_JMP ||
1913             /* BPF_END always use BPF_ALU class. */
1914             (class == BPF_ALU && op == BPF_END && insn->imm == 64))
1915                 return true;
1916
1917         if (class == BPF_ALU || class == BPF_JMP32)
1918                 return false;
1919
1920         if (class == BPF_LDX) {
1921                 if (t != SRC_OP)
1922                         return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1923                 /* LDX source must be ptr. */
1924                 return true;
1925         }
1926
1927         if (class == BPF_STX) {
1928                 /* BPF_STX (including atomic variants) has multiple source
1929                  * operands, one of which is a ptr. Check whether the caller is
1930                  * asking about it.
1931                  */
1932                 if (t == SRC_OP && reg->type != SCALAR_VALUE)
1933                         return true;
1934                 return BPF_SIZE(code) == BPF_DW;
1935         }
1936
1937         if (class == BPF_LD) {
1938                 u8 mode = BPF_MODE(code);
1939
1940                 /* LD_IMM64 */
1941                 if (mode == BPF_IMM)
1942                         return true;
1943
1944                 /* Both LD_IND and LD_ABS return 32-bit data. */
1945                 if (t != SRC_OP)
1946                         return  false;
1947
1948                 /* Implicit ctx ptr. */
1949                 if (regno == BPF_REG_6)
1950                         return true;
1951
1952                 /* Explicit source could be any width. */
1953                 return true;
1954         }
1955
1956         if (class == BPF_ST)
1957                 /* The only source register for BPF_ST is a ptr. */
1958                 return true;
1959
1960         /* Conservatively return true at default. */
1961         return true;
1962 }
1963
1964 /* Return the regno defined by the insn, or -1. */
1965 static int insn_def_regno(const struct bpf_insn *insn)
1966 {
1967         switch (BPF_CLASS(insn->code)) {
1968         case BPF_JMP:
1969         case BPF_JMP32:
1970         case BPF_ST:
1971                 return -1;
1972         case BPF_STX:
1973                 if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC &&
1974                     (insn->imm & BPF_FETCH)) {
1975                         if (insn->imm == BPF_CMPXCHG)
1976                                 return BPF_REG_0;
1977                         else
1978                                 return insn->src_reg;
1979                 } else {
1980                         return -1;
1981                 }
1982         default:
1983                 return insn->dst_reg;
1984         }
1985 }
1986
1987 /* Return TRUE if INSN has defined any 32-bit value explicitly. */
1988 static bool insn_has_def32(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
1989 {
1990         int dst_reg = insn_def_regno(insn);
1991
1992         if (dst_reg == -1)
1993                 return false;
1994
1995         return !is_reg64(env, insn, dst_reg, NULL, DST_OP);
1996 }
1997
1998 static void mark_insn_zext(struct bpf_verifier_env *env,
1999                            struct bpf_reg_state *reg)
2000 {
2001         s32 def_idx = reg->subreg_def;
2002
2003         if (def_idx == DEF_NOT_SUBREG)
2004                 return;
2005
2006         env->insn_aux_data[def_idx - 1].zext_dst = true;
2007         /* The dst will be zero extended, so won't be sub-register anymore. */
2008         reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
2009 }
2010
2011 static int check_reg_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
2012                          enum reg_arg_type t)
2013 {
2014         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2015         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2016         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + env->insn_idx;
2017         struct bpf_reg_state *reg, *regs = state->regs;
2018         bool rw64;
2019
2020         if (regno >= MAX_BPF_REG) {
2021                 verbose(env, "R%d is invalid\n", regno);
2022                 return -EINVAL;
2023         }
2024
2025         reg = &regs[regno];
2026         rw64 = is_reg64(env, insn, regno, reg, t);
2027         if (t == SRC_OP) {
2028                 /* check whether register used as source operand can be read */
2029                 if (reg->type == NOT_INIT) {
2030                         verbose(env, "R%d !read_ok\n", regno);
2031                         return -EACCES;
2032                 }
2033                 /* We don't need to worry about FP liveness because it's read-only */
2034                 if (regno == BPF_REG_FP)
2035                         return 0;
2036
2037                 if (rw64)
2038                         mark_insn_zext(env, reg);
2039
2040                 return mark_reg_read(env, reg, reg->parent,
2041                                      rw64 ? REG_LIVE_READ64 : REG_LIVE_READ32);
2042         } else {
2043                 /* check whether register used as dest operand can be written to */
2044                 if (regno == BPF_REG_FP) {
2045                         verbose(env, "frame pointer is read only\n");
2046                         return -EACCES;
2047                 }
2048                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2049                 reg->subreg_def = rw64 ? DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
2050                 if (t == DST_OP)
2051                         mark_reg_unknown(env, regs, regno);
2052         }
2053         return 0;
2054 }
2055
2056 /* for any branch, call, exit record the history of jmps in the given state */
2057 static int push_jmp_history(struct bpf_verifier_env *env,
2058                             struct bpf_verifier_state *cur)
2059 {
2060         u32 cnt = cur->jmp_history_cnt;
2061         struct bpf_idx_pair *p;
2062
2063         cnt++;
2064         p = krealloc(cur->jmp_history, cnt * sizeof(*p), GFP_USER);
2065         if (!p)
2066                 return -ENOMEM;
2067         p[cnt - 1].idx = env->insn_idx;
2068         p[cnt - 1].prev_idx = env->prev_insn_idx;
2069         cur->jmp_history = p;
2070         cur->jmp_history_cnt = cnt;
2071         return 0;
2072 }
2073
2074 /* Backtrack one insn at a time. If idx is not at the top of recorded
2075  * history then previous instruction came from straight line execution.
2076  */
2077 static int get_prev_insn_idx(struct bpf_verifier_state *st, int i,
2078                              u32 *history)
2079 {
2080         u32 cnt = *history;
2081
2082         if (cnt && st->jmp_history[cnt - 1].idx == i) {
2083                 i = st->jmp_history[cnt - 1].prev_idx;
2084                 (*history)--;
2085         } else {
2086                 i--;
2087         }
2088         return i;
2089 }
2090
2091 static const char *disasm_kfunc_name(void *data, const struct bpf_insn *insn)
2092 {
2093         const struct btf_type *func;
2094
2095         if (insn->src_reg != BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL)
2096                 return NULL;
2097
2098         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, insn->imm);
2099         return btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
2100 }
2101
2102 /* For given verifier state backtrack_insn() is called from the last insn to
2103  * the first insn. Its purpose is to compute a bitmask of registers and
2104  * stack slots that needs precision in the parent verifier state.
2105  */
2106 static int backtrack_insn(struct bpf_verifier_env *env, int idx,
2107                           u32 *reg_mask, u64 *stack_mask)
2108 {
2109         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
2110                 .cb_call        = disasm_kfunc_name,
2111                 .cb_print       = verbose,
2112                 .private_data   = env,
2113         };
2114         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi + idx;
2115         u8 class = BPF_CLASS(insn->code);
2116         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
2117         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
2118         u32 dreg = 1u << insn->dst_reg;
2119         u32 sreg = 1u << insn->src_reg;
2120         u32 spi;
2121
2122         if (insn->code == 0)
2123                 return 0;
2124         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2125                 verbose(env, "regs=%x stack=%llx before ", *reg_mask, *stack_mask);
2126                 verbose(env, "%d: ", idx);
2127                 print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
2128         }
2129
2130         if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
2131                 if (!(*reg_mask & dreg))
2132                         return 0;
2133                 if (opcode == BPF_MOV) {
2134                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2135                                 /* dreg = sreg
2136                                  * dreg needs precision after this insn
2137                                  * sreg needs precision before this insn
2138                                  */
2139                                 *reg_mask &= ~dreg;
2140                                 *reg_mask |= sreg;
2141                         } else {
2142                                 /* dreg = K
2143                                  * dreg needs precision after this insn.
2144                                  * Corresponding register is already marked
2145                                  * as precise=true in this verifier state.
2146                                  * No further markings in parent are necessary
2147                                  */
2148                                 *reg_mask &= ~dreg;
2149                         }
2150                 } else {
2151                         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
2152                                 /* dreg += sreg
2153                                  * both dreg and sreg need precision
2154                                  * before this insn
2155                                  */
2156                                 *reg_mask |= sreg;
2157                         } /* else dreg += K
2158                            * dreg still needs precision before this insn
2159                            */
2160                 }
2161         } else if (class == BPF_LDX) {
2162                 if (!(*reg_mask & dreg))
2163                         return 0;
2164                 *reg_mask &= ~dreg;
2165
2166                 /* scalars can only be spilled into stack w/o losing precision.
2167                  * Load from any other memory can be zero extended.
2168                  * The desire to keep that precision is already indicated
2169                  * by 'precise' mark in corresponding register of this state.
2170                  * No further tracking necessary.
2171                  */
2172                 if (insn->src_reg != BPF_REG_FP)
2173                         return 0;
2174                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
2175                         return 0;
2176
2177                 /* dreg = *(u64 *)[fp - off] was a fill from the stack.
2178                  * that [fp - off] slot contains scalar that needs to be
2179                  * tracked with precision
2180                  */
2181                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
2182                 if (spi >= 64) {
2183                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
2184                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2185                         return -EFAULT;
2186                 }
2187                 *stack_mask |= 1ull << spi;
2188         } else if (class == BPF_STX || class == BPF_ST) {
2189                 if (*reg_mask & dreg)
2190                         /* stx & st shouldn't be using _scalar_ dst_reg
2191                          * to access memory. It means backtracking
2192                          * encountered a case of pointer subtraction.
2193                          */
2194                         return -ENOTSUPP;
2195                 /* scalars can only be spilled into stack */
2196                 if (insn->dst_reg != BPF_REG_FP)
2197                         return 0;
2198                 if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW)
2199                         return 0;
2200                 spi = (-insn->off - 1) / BPF_REG_SIZE;
2201                 if (spi >= 64) {
2202                         verbose(env, "BUG spi %d\n", spi);
2203                         WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2204                         return -EFAULT;
2205                 }
2206                 if (!(*stack_mask & (1ull << spi)))
2207                         return 0;
2208                 *stack_mask &= ~(1ull << spi);
2209                 if (class == BPF_STX)
2210                         *reg_mask |= sreg;
2211         } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
2212                 if (opcode == BPF_CALL) {
2213                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
2214                                 return -ENOTSUPP;
2215                         /* regular helper call sets R0 */
2216                         *reg_mask &= ~1;
2217                         if (*reg_mask & 0x3f) {
2218                                 /* if backtracing was looking for registers R1-R5
2219                                  * they should have been found already.
2220                                  */
2221                                 verbose(env, "BUG regs %x\n", *reg_mask);
2222                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2223                                 return -EFAULT;
2224                         }
2225                 } else if (opcode == BPF_EXIT) {
2226                         return -ENOTSUPP;
2227                 }
2228         } else if (class == BPF_LD) {
2229                 if (!(*reg_mask & dreg))
2230                         return 0;
2231                 *reg_mask &= ~dreg;
2232                 /* It's ld_imm64 or ld_abs or ld_ind.
2233                  * For ld_imm64 no further tracking of precision
2234                  * into parent is necessary
2235                  */
2236                 if (mode == BPF_IND || mode == BPF_ABS)
2237                         /* to be analyzed */
2238                         return -ENOTSUPP;
2239         }
2240         return 0;
2241 }
2242
2243 /* the scalar precision tracking algorithm:
2244  * . at the start all registers have precise=false.
2245  * . scalar ranges are tracked as normal through alu and jmp insns.
2246  * . once precise value of the scalar register is used in:
2247  *   .  ptr + scalar alu
2248  *   . if (scalar cond K|scalar)
2249  *   .  helper_call(.., scalar, ...) where ARG_CONST is expected
2250  *   backtrack through the verifier states and mark all registers and
2251  *   stack slots with spilled constants that these scalar regisers
2252  *   should be precise.
2253  * . during state pruning two registers (or spilled stack slots)
2254  *   are equivalent if both are not precise.
2255  *
2256  * Note the verifier cannot simply walk register parentage chain,
2257  * since many different registers and stack slots could have been
2258  * used to compute single precise scalar.
2259  *
2260  * The approach of starting with precise=true for all registers and then
2261  * backtrack to mark a register as not precise when the verifier detects
2262  * that program doesn't care about specific value (e.g., when helper
2263  * takes register as ARG_ANYTHING parameter) is not safe.
2264  *
2265  * It's ok to walk single parentage chain of the verifier states.
2266  * It's possible that this backtracking will go all the way till 1st insn.
2267  * All other branches will be explored for needing precision later.
2268  *
2269  * The backtracking needs to deal with cases like:
2270  *   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)
2271  * r9 -= r8
2272  * r5 = r9
2273  * if r5 > 0x79f goto pc+7
2274  *    R5_w=inv(id=0,umax_value=1951,var_off=(0x0; 0x7ff))
2275  * r5 += 1
2276  * ...
2277  * call bpf_perf_event_output#25
2278  *   where .arg5_type = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO
2279  *
2280  * and this case:
2281  * r6 = 1
2282  * call foo // uses callee's r6 inside to compute r0
2283  * r0 += r6
2284  * if r0 == 0 goto
2285  *
2286  * to track above reg_mask/stack_mask needs to be independent for each frame.
2287  *
2288  * Also if parent's curframe > frame where backtracking started,
2289  * the verifier need to mark registers in both frames, otherwise callees
2290  * may incorrectly prune callers. This is similar to
2291  * commit 7640ead93924 ("bpf: verifier: make sure callees don't prune with caller differences")
2292  *
2293  * For now backtracking falls back into conservative marking.
2294  */
2295 static void mark_all_scalars_precise(struct bpf_verifier_env *env,
2296                                      struct bpf_verifier_state *st)
2297 {
2298         struct bpf_func_state *func;
2299         struct bpf_reg_state *reg;
2300         int i, j;
2301
2302         /* big hammer: mark all scalars precise in this path.
2303          * pop_stack may still get !precise scalars.
2304          */
2305         for (; st; st = st->parent)
2306                 for (i = 0; i <= st->curframe; i++) {
2307                         func = st->frame[i];
2308                         for (j = 0; j < BPF_REG_FP; j++) {
2309                                 reg = &func->regs[j];
2310                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
2311                                         continue;
2312                                 reg->precise = true;
2313                         }
2314                         for (j = 0; j < func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; j++) {
2315                                 if (func->stack[j].slot_type[0] != STACK_SPILL)
2316                                         continue;
2317                                 reg = &func->stack[j].spilled_ptr;
2318                                 if (reg->type != SCALAR_VALUE)
2319                                         continue;
2320                                 reg->precise = true;
2321                         }
2322                 }
2323 }
2324
2325 static int __mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
2326                                   int spi)
2327 {
2328         struct bpf_verifier_state *st = env->cur_state;
2329         int first_idx = st->first_insn_idx;
2330         int last_idx = env->insn_idx;
2331         struct bpf_func_state *func;
2332         struct bpf_reg_state *reg;
2333         u32 reg_mask = regno >= 0 ? 1u << regno : 0;
2334         u64 stack_mask = spi >= 0 ? 1ull << spi : 0;
2335         bool skip_first = true;
2336         bool new_marks = false;
2337         int i, err;
2338
2339         if (!env->bpf_capable)
2340                 return 0;
2341
2342         func = st->frame[st->curframe];
2343         if (regno >= 0) {
2344                 reg = &func->regs[regno];
2345                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2346                         WARN_ONCE(1, "backtracing misuse");
2347                         return -EFAULT;
2348                 }
2349                 if (!reg->precise)
2350                         new_marks = true;
2351                 else
2352                         reg_mask = 0;
2353                 reg->precise = true;
2354         }
2355
2356         while (spi >= 0) {
2357                 if (func->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2358                         stack_mask = 0;
2359                         break;
2360                 }
2361                 reg = &func->stack[spi].spilled_ptr;
2362                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2363                         stack_mask = 0;
2364                         break;
2365                 }
2366                 if (!reg->precise)
2367                         new_marks = true;
2368                 else
2369                         stack_mask = 0;
2370                 reg->precise = true;
2371                 break;
2372         }
2373
2374         if (!new_marks)
2375                 return 0;
2376         if (!reg_mask && !stack_mask)
2377                 return 0;
2378         for (;;) {
2379                 DECLARE_BITMAP(mask, 64);
2380                 u32 history = st->jmp_history_cnt;
2381
2382                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
2383                         verbose(env, "last_idx %d first_idx %d\n", last_idx, first_idx);
2384                 for (i = last_idx;;) {
2385                         if (skip_first) {
2386                                 err = 0;
2387                                 skip_first = false;
2388                         } else {
2389                                 err = backtrack_insn(env, i, &reg_mask, &stack_mask);
2390                         }
2391                         if (err == -ENOTSUPP) {
2392                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2393                                 return 0;
2394                         } else if (err) {
2395                                 return err;
2396                         }
2397                         if (!reg_mask && !stack_mask)
2398                                 /* Found assignment(s) into tracked register in this state.
2399                                  * Since this state is already marked, just return.
2400                                  * Nothing to be tracked further in the parent state.
2401                                  */
2402                                 return 0;
2403                         if (i == first_idx)
2404                                 break;
2405                         i = get_prev_insn_idx(st, i, &history);
2406                         if (i >= env->prog->len) {
2407                                 /* This can happen if backtracking reached insn 0
2408                                  * and there are still reg_mask or stack_mask
2409                                  * to backtrack.
2410                                  * It means the backtracking missed the spot where
2411                                  * particular register was initialized with a constant.
2412                                  */
2413                                 verbose(env, "BUG backtracking idx %d\n", i);
2414                                 WARN_ONCE(1, "verifier backtracking bug");
2415                                 return -EFAULT;
2416                         }
2417                 }
2418                 st = st->parent;
2419                 if (!st)
2420                         break;
2421
2422                 new_marks = false;
2423                 func = st->frame[st->curframe];
2424                 bitmap_from_u64(mask, reg_mask);
2425                 for_each_set_bit(i, mask, 32) {
2426                         reg = &func->regs[i];
2427                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2428                                 reg_mask &= ~(1u << i);
2429                                 continue;
2430                         }
2431                         if (!reg->precise)
2432                                 new_marks = true;
2433                         reg->precise = true;
2434                 }
2435
2436                 bitmap_from_u64(mask, stack_mask);
2437                 for_each_set_bit(i, mask, 64) {
2438                         if (i >= func->allocated_stack / BPF_REG_SIZE) {
2439                                 /* the sequence of instructions:
2440                                  * 2: (bf) r3 = r10
2441                                  * 3: (7b) *(u64 *)(r3 -8) = r0
2442                                  * 4: (79) r4 = *(u64 *)(r10 -8)
2443                                  * doesn't contain jmps. It's backtracked
2444                                  * as a single block.
2445                                  * During backtracking insn 3 is not recognized as
2446                                  * stack access, so at the end of backtracking
2447                                  * stack slot fp-8 is still marked in stack_mask.
2448                                  * However the parent state may not have accessed
2449                                  * fp-8 and it's "unallocated" stack space.
2450                                  * In such case fallback to conservative.
2451                                  */
2452                                 mark_all_scalars_precise(env, st);
2453                                 return 0;
2454                         }
2455
2456                         if (func->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL) {
2457                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2458                                 continue;
2459                         }
2460                         reg = &func->stack[i].spilled_ptr;
2461                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2462                                 stack_mask &= ~(1ull << i);
2463                                 continue;
2464                         }
2465                         if (!reg->precise)
2466                                 new_marks = true;
2467                         reg->precise = true;
2468                 }
2469                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
2470                         print_verifier_state(env, func);
2471                         verbose(env, "parent %s regs=%x stack=%llx marks\n",
2472                                 new_marks ? "didn't have" : "already had",
2473                                 reg_mask, stack_mask);
2474                 }
2475
2476                 if (!reg_mask && !stack_mask)
2477                         break;
2478                 if (!new_marks)
2479                         break;
2480
2481                 last_idx = st->last_insn_idx;
2482                 first_idx = st->first_insn_idx;
2483         }
2484         return 0;
2485 }
2486
2487 static int mark_chain_precision(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2488 {
2489         return __mark_chain_precision(env, regno, -1);
2490 }
2491
2492 static int mark_chain_precision_stack(struct bpf_verifier_env *env, int spi)
2493 {
2494         return __mark_chain_precision(env, -1, spi);
2495 }
2496
2497 static bool is_spillable_regtype(enum bpf_reg_type type)
2498 {
2499         switch (type) {
2500         case PTR_TO_MAP_VALUE:
2501         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
2502         case PTR_TO_STACK:
2503         case PTR_TO_CTX:
2504         case PTR_TO_PACKET:
2505         case PTR_TO_PACKET_META:
2506         case PTR_TO_PACKET_END:
2507         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
2508         case CONST_PTR_TO_MAP:
2509         case PTR_TO_SOCKET:
2510         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
2511         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
2512         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
2513         case PTR_TO_TCP_SOCK:
2514         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
2515         case PTR_TO_XDP_SOCK:
2516         case PTR_TO_BTF_ID:
2517         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
2518         case PTR_TO_RDONLY_BUF:
2519         case PTR_TO_RDONLY_BUF_OR_NULL:
2520         case PTR_TO_RDWR_BUF:
2521         case PTR_TO_RDWR_BUF_OR_NULL:
2522         case PTR_TO_PERCPU_BTF_ID:
2523         case PTR_TO_MEM:
2524         case PTR_TO_MEM_OR_NULL:
2525         case PTR_TO_FUNC:
2526         case PTR_TO_MAP_KEY:
2527                 return true;
2528         default:
2529                 return false;
2530         }
2531 }
2532
2533 /* Does this register contain a constant zero? */
2534 static bool register_is_null(struct bpf_reg_state *reg)
2535 {
2536         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_equals_const(reg->var_off, 0);
2537 }
2538
2539 static bool register_is_const(struct bpf_reg_state *reg)
2540 {
2541         return reg->type == SCALAR_VALUE && tnum_is_const(reg->var_off);
2542 }
2543
2544 static bool __is_scalar_unbounded(struct bpf_reg_state *reg)
2545 {
2546         return tnum_is_unknown(reg->var_off) &&
2547                reg->smin_value == S64_MIN && reg->smax_value == S64_MAX &&
2548                reg->umin_value == 0 && reg->umax_value == U64_MAX &&
2549                reg->s32_min_value == S32_MIN && reg->s32_max_value == S32_MAX &&
2550                reg->u32_min_value == 0 && reg->u32_max_value == U32_MAX;
2551 }
2552
2553 static bool register_is_bounded(struct bpf_reg_state *reg)
2554 {
2555         return reg->type == SCALAR_VALUE && !__is_scalar_unbounded(reg);
2556 }
2557
2558 static bool __is_pointer_value(bool allow_ptr_leaks,
2559                                const struct bpf_reg_state *reg)
2560 {
2561         if (allow_ptr_leaks)
2562                 return false;
2563
2564         return reg->type != SCALAR_VALUE;
2565 }
2566
2567 static void save_register_state(struct bpf_func_state *state,
2568                                 int spi, struct bpf_reg_state *reg)
2569 {
2570         int i;
2571
2572         state->stack[spi].spilled_ptr = *reg;
2573         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2574
2575         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2576                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_SPILL;
2577 }
2578
2579 /* check_stack_{read,write}_fixed_off functions track spill/fill of registers,
2580  * stack boundary and alignment are checked in check_mem_access()
2581  */
2582 static int check_stack_write_fixed_off(struct bpf_verifier_env *env,
2583                                        /* stack frame we're writing to */
2584                                        struct bpf_func_state *state,
2585                                        int off, int size, int value_regno,
2586                                        int insn_idx)
2587 {
2588         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2589         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE, err;
2590         u32 dst_reg = env->prog->insnsi[insn_idx].dst_reg;
2591         struct bpf_reg_state *reg = NULL;
2592
2593         err = realloc_func_state(state, round_up(slot + 1, BPF_REG_SIZE),
2594                                  state->acquired_refs, true);
2595         if (err)
2596                 return err;
2597         /* caller checked that off % size == 0 and -MAX_BPF_STACK <= off < 0,
2598          * so it's aligned access and [off, off + size) are within stack limits
2599          */
2600         if (!env->allow_ptr_leaks &&
2601             state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2602             size != BPF_REG_SIZE) {
2603                 verbose(env, "attempt to corrupt spilled pointer on stack\n");
2604                 return -EACCES;
2605         }
2606
2607         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2608         if (value_regno >= 0)
2609                 reg = &cur->regs[value_regno];
2610
2611         if (reg && size == BPF_REG_SIZE && register_is_bounded(reg) &&
2612             !register_is_null(reg) && env->bpf_capable) {
2613                 if (dst_reg != BPF_REG_FP) {
2614                         /* The backtracking logic can only recognize explicit
2615                          * stack slot address like [fp - 8]. Other spill of
2616                          * scalar via different register has to be conervative.
2617                          * Backtrack from here and mark all registers as precise
2618                          * that contributed into 'reg' being a constant.
2619                          */
2620                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2621                         if (err)
2622                                 return err;
2623                 }
2624                 save_register_state(state, spi, reg);
2625         } else if (reg && is_spillable_regtype(reg->type)) {
2626                 /* register containing pointer is being spilled into stack */
2627                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2628                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
2629                         verbose(env, "invalid size of register spill\n");
2630                         return -EACCES;
2631                 }
2632
2633                 if (state != cur && reg->type == PTR_TO_STACK) {
2634                         verbose(env, "cannot spill pointers to stack into stack frame of the caller\n");
2635                         return -EINVAL;
2636                 }
2637
2638                 if (!env->bypass_spec_v4) {
2639                         bool sanitize = false;
2640
2641                         if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
2642                             register_is_const(&state->stack[spi].spilled_ptr))
2643                                 sanitize = true;
2644                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2645                                 if (state->stack[spi].slot_type[i] == STACK_MISC) {
2646                                         sanitize = true;
2647                                         break;
2648                                 }
2649                         if (sanitize) {
2650                                 int *poff = &env->insn_aux_data[insn_idx].sanitize_stack_off;
2651                                 int soff = (-spi - 1) * BPF_REG_SIZE;
2652
2653                                 /* detected reuse of integer stack slot with a pointer
2654                                  * which means either llvm is reusing stack slot or
2655                                  * an attacker is trying to exploit CVE-2018-3639
2656                                  * (speculative store bypass)
2657                                  * Have to sanitize that slot with preemptive
2658                                  * store of zero.
2659                                  */
2660                                 if (*poff && *poff != soff) {
2661                                         /* disallow programs where single insn stores
2662                                          * into two different stack slots, since verifier
2663                                          * cannot sanitize them
2664                                          */
2665                                         verbose(env,
2666                                                 "insn %d cannot access two stack slots fp%d and fp%d",
2667                                                 insn_idx, *poff, soff);
2668                                         return -EINVAL;
2669                                 }
2670                                 *poff = soff;
2671                         }
2672                 }
2673                 save_register_state(state, spi, reg);
2674         } else {
2675                 u8 type = STACK_MISC;
2676
2677                 /* regular write of data into stack destroys any spilled ptr */
2678                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2679                 /* Mark slots as STACK_MISC if they belonged to spilled ptr. */
2680                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL)
2681                         for (i = 0; i < BPF_REG_SIZE; i++)
2682                                 state->stack[spi].slot_type[i] = STACK_MISC;
2683
2684                 /* only mark the slot as written if all 8 bytes were written
2685                  * otherwise read propagation may incorrectly stop too soon
2686                  * when stack slots are partially written.
2687                  * This heuristic means that read propagation will be
2688                  * conservative, since it will add reg_live_read marks
2689                  * to stack slots all the way to first state when programs
2690                  * writes+reads less than 8 bytes
2691                  */
2692                 if (size == BPF_REG_SIZE)
2693                         state->stack[spi].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2694
2695                 /* when we zero initialize stack slots mark them as such */
2696                 if (reg && register_is_null(reg)) {
2697                         /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2698                         err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2699                         if (err)
2700                                 return err;
2701                         type = STACK_ZERO;
2702                 }
2703
2704                 /* Mark slots affected by this stack write. */
2705                 for (i = 0; i < size; i++)
2706                         state->stack[spi].slot_type[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] =
2707                                 type;
2708         }
2709         return 0;
2710 }
2711
2712 /* Write the stack: 'stack[ptr_regno + off] = value_regno'. 'ptr_regno' is
2713  * known to contain a variable offset.
2714  * This function checks whether the write is permitted and conservatively
2715  * tracks the effects of the write, considering that each stack slot in the
2716  * dynamic range is potentially written to.
2717  *
2718  * 'off' includes 'regno->off'.
2719  * 'value_regno' can be -1, meaning that an unknown value is being written to
2720  * the stack.
2721  *
2722  * Spilled pointers in range are not marked as written because we don't know
2723  * what's going to be actually written. This means that read propagation for
2724  * future reads cannot be terminated by this write.
2725  *
2726  * For privileged programs, uninitialized stack slots are considered
2727  * initialized by this write (even though we don't know exactly what offsets
2728  * are going to be written to). The idea is that we don't want the verifier to
2729  * reject future reads that access slots written to through variable offsets.
2730  */
2731 static int check_stack_write_var_off(struct bpf_verifier_env *env,
2732                                      /* func where register points to */
2733                                      struct bpf_func_state *state,
2734                                      int ptr_regno, int off, int size,
2735                                      int value_regno, int insn_idx)
2736 {
2737         struct bpf_func_state *cur; /* state of the current function */
2738         int min_off, max_off;
2739         int i, err;
2740         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, *value_reg = NULL;
2741         bool writing_zero = false;
2742         /* set if the fact that we're writing a zero is used to let any
2743          * stack slots remain STACK_ZERO
2744          */
2745         bool zero_used = false;
2746
2747         cur = env->cur_state->frame[env->cur_state->curframe];
2748         ptr_reg = &cur->regs[ptr_regno];
2749         min_off = ptr_reg->smin_value + off;
2750         max_off = ptr_reg->smax_value + off + size;
2751         if (value_regno >= 0)
2752                 value_reg = &cur->regs[value_regno];
2753         if (value_reg && register_is_null(value_reg))
2754                 writing_zero = true;
2755
2756         err = realloc_func_state(state, round_up(-min_off, BPF_REG_SIZE),
2757                                  state->acquired_refs, true);
2758         if (err)
2759                 return err;
2760
2761
2762         /* Variable offset writes destroy any spilled pointers in range. */
2763         for (i = min_off; i < max_off; i++) {
2764                 u8 new_type, *stype;
2765                 int slot, spi;
2766
2767                 slot = -i - 1;
2768                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2769                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
2770
2771                 if (!env->allow_ptr_leaks
2772                                 && *stype != NOT_INIT
2773                                 && *stype != SCALAR_VALUE) {
2774                         /* Reject the write if there's are spilled pointers in
2775                          * range. If we didn't reject here, the ptr status
2776                          * would be erased below (even though not all slots are
2777                          * actually overwritten), possibly opening the door to
2778                          * leaks.
2779                          */
2780                         verbose(env, "spilled ptr in range of var-offset stack write; insn %d, ptr off: %d",
2781                                 insn_idx, i);
2782                         return -EINVAL;
2783                 }
2784
2785                 /* Erase all spilled pointers. */
2786                 state->stack[spi].spilled_ptr.type = NOT_INIT;
2787
2788                 /* Update the slot type. */
2789                 new_type = STACK_MISC;
2790                 if (writing_zero && *stype == STACK_ZERO) {
2791                         new_type = STACK_ZERO;
2792                         zero_used = true;
2793                 }
2794                 /* If the slot is STACK_INVALID, we check whether it's OK to
2795                  * pretend that it will be initialized by this write. The slot
2796                  * might not actually be written to, and so if we mark it as
2797                  * initialized future reads might leak uninitialized memory.
2798                  * For privileged programs, we will accept such reads to slots
2799                  * that may or may not be written because, if we're reject
2800                  * them, the error would be too confusing.
2801                  */
2802                 if (*stype == STACK_INVALID && !env->allow_uninit_stack) {
2803                         verbose(env, "uninit stack in range of var-offset write prohibited for !root; insn %d, off: %d",
2804                                         insn_idx, i);
2805                         return -EINVAL;
2806                 }
2807                 *stype = new_type;
2808         }
2809         if (zero_used) {
2810                 /* backtracking doesn't work for STACK_ZERO yet. */
2811                 err = mark_chain_precision(env, value_regno);
2812                 if (err)
2813                         return err;
2814         }
2815         return 0;
2816 }
2817
2818 /* When register 'dst_regno' is assigned some values from stack[min_off,
2819  * max_off), we set the register's type according to the types of the
2820  * respective stack slots. If all the stack values are known to be zeros, then
2821  * so is the destination reg. Otherwise, the register is considered to be
2822  * SCALAR. This function does not deal with register filling; the caller must
2823  * ensure that all spilled registers in the stack range have been marked as
2824  * read.
2825  */
2826 static void mark_reg_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
2827                                 /* func where src register points to */
2828                                 struct bpf_func_state *ptr_state,
2829                                 int min_off, int max_off, int dst_regno)
2830 {
2831         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2832         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2833         int i, slot, spi;
2834         u8 *stype;
2835         int zeros = 0;
2836
2837         for (i = min_off; i < max_off; i++) {
2838                 slot = -i - 1;
2839                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2840                 stype = ptr_state->stack[spi].slot_type;
2841                 if (stype[slot % BPF_REG_SIZE] != STACK_ZERO)
2842                         break;
2843                 zeros++;
2844         }
2845         if (zeros == max_off - min_off) {
2846                 /* any access_size read into register is zero extended,
2847                  * so the whole register == const_zero
2848                  */
2849                 __mark_reg_const_zero(&state->regs[dst_regno]);
2850                 /* backtracking doesn't support STACK_ZERO yet,
2851                  * so mark it precise here, so that later
2852                  * backtracking can stop here.
2853                  * Backtracking may not need this if this register
2854                  * doesn't participate in pointer adjustment.
2855                  * Forward propagation of precise flag is not
2856                  * necessary either. This mark is only to stop
2857                  * backtracking. Any register that contributed
2858                  * to const 0 was marked precise before spill.
2859                  */
2860                 state->regs[dst_regno].precise = true;
2861         } else {
2862                 /* have read misc data from the stack */
2863                 mark_reg_unknown(env, state->regs, dst_regno);
2864         }
2865         state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2866 }
2867
2868 /* Read the stack at 'off' and put the results into the register indicated by
2869  * 'dst_regno'. It handles reg filling if the addressed stack slot is a
2870  * spilled reg.
2871  *
2872  * 'dst_regno' can be -1, meaning that the read value is not going to a
2873  * register.
2874  *
2875  * The access is assumed to be within the current stack bounds.
2876  */
2877 static int check_stack_read_fixed_off(struct bpf_verifier_env *env,
2878                                       /* func where src register points to */
2879                                       struct bpf_func_state *reg_state,
2880                                       int off, int size, int dst_regno)
2881 {
2882         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
2883         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
2884         int i, slot = -off - 1, spi = slot / BPF_REG_SIZE;
2885         struct bpf_reg_state *reg;
2886         u8 *stype;
2887
2888         stype = reg_state->stack[spi].slot_type;
2889         reg = &reg_state->stack[spi].spilled_ptr;
2890
2891         if (stype[0] == STACK_SPILL) {
2892                 if (size != BPF_REG_SIZE) {
2893                         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
2894                                 verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
2895                                 verbose(env, "invalid size of register fill\n");
2896                                 return -EACCES;
2897                         }
2898                         if (dst_regno >= 0) {
2899                                 mark_reg_unknown(env, state->regs, dst_regno);
2900                                 state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2901                         }
2902                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2903                         return 0;
2904                 }
2905                 for (i = 1; i < BPF_REG_SIZE; i++) {
2906                         if (stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE] != STACK_SPILL) {
2907                                 verbose(env, "corrupted spill memory\n");
2908                                 return -EACCES;
2909                         }
2910                 }
2911
2912                 if (dst_regno >= 0) {
2913                         /* restore register state from stack */
2914                         state->regs[dst_regno] = *reg;
2915                         /* mark reg as written since spilled pointer state likely
2916                          * has its liveness marks cleared by is_state_visited()
2917                          * which resets stack/reg liveness for state transitions
2918                          */
2919                         state->regs[dst_regno].live |= REG_LIVE_WRITTEN;
2920                 } else if (__is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg)) {
2921                         /* If dst_regno==-1, the caller is asking us whether
2922                          * it is acceptable to use this value as a SCALAR_VALUE
2923                          * (e.g. for XADD).
2924                          * We must not allow unprivileged callers to do that
2925                          * with spilled pointers.
2926                          */
2927                         verbose(env, "leaking pointer from stack off %d\n",
2928                                 off);
2929                         return -EACCES;
2930                 }
2931                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2932         } else {
2933                 u8 type;
2934
2935                 for (i = 0; i < size; i++) {
2936                         type = stype[(slot - i) % BPF_REG_SIZE];
2937                         if (type == STACK_MISC)
2938                                 continue;
2939                         if (type == STACK_ZERO)
2940                                 continue;
2941                         verbose(env, "invalid read from stack off %d+%d size %d\n",
2942                                 off, i, size);
2943                         return -EACCES;
2944                 }
2945                 mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
2946                 if (dst_regno >= 0)
2947                         mark_reg_stack_read(env, reg_state, off, off + size, dst_regno);
2948         }
2949         return 0;
2950 }
2951
2952 enum stack_access_src {
2953         ACCESS_DIRECT = 1,  /* the access is performed by an instruction */
2954         ACCESS_HELPER = 2,  /* the access is performed by a helper */
2955 };
2956
2957 static int check_stack_range_initialized(struct bpf_verifier_env *env,
2958                                          int regno, int off, int access_size,
2959                                          bool zero_size_allowed,
2960                                          enum stack_access_src type,
2961                                          struct bpf_call_arg_meta *meta);
2962
2963 static struct bpf_reg_state *reg_state(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
2964 {
2965         return cur_regs(env) + regno;
2966 }
2967
2968 /* Read the stack at 'ptr_regno + off' and put the result into the register
2969  * 'dst_regno'.
2970  * 'off' includes the pointer register's fixed offset(i.e. 'ptr_regno.off'),
2971  * but not its variable offset.
2972  * 'size' is assumed to be <= reg size and the access is assumed to be aligned.
2973  *
2974  * As opposed to check_stack_read_fixed_off, this function doesn't deal with
2975  * filling registers (i.e. reads of spilled register cannot be detected when
2976  * the offset is not fixed). We conservatively mark 'dst_regno' as containing
2977  * SCALAR_VALUE. That's why we assert that the 'ptr_regno' has a variable
2978  * offset; for a fixed offset check_stack_read_fixed_off should be used
2979  * instead.
2980  */
2981 static int check_stack_read_var_off(struct bpf_verifier_env *env,
2982                                     int ptr_regno, int off, int size, int dst_regno)
2983 {
2984         /* The state of the source register. */
2985         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
2986         struct bpf_func_state *ptr_state = func(env, reg);
2987         int err;
2988         int min_off, max_off;
2989
2990         /* Note that we pass a NULL meta, so raw access will not be permitted.
2991          */
2992         err = check_stack_range_initialized(env, ptr_regno, off, size,
2993                                             false, ACCESS_DIRECT, NULL);
2994         if (err)
2995                 return err;
2996
2997         min_off = reg->smin_value + off;
2998         max_off = reg->smax_value + off;
2999         mark_reg_stack_read(env, ptr_state, min_off, max_off + size, dst_regno);
3000         return 0;
3001 }
3002
3003 /* check_stack_read dispatches to check_stack_read_fixed_off or
3004  * check_stack_read_var_off.
3005  *
3006  * The caller must ensure that the offset falls within the allocated stack
3007  * bounds.
3008  *
3009  * 'dst_regno' is a register which will receive the value from the stack. It
3010  * can be -1, meaning that the read value is not going to a register.
3011  */
3012 static int check_stack_read(struct bpf_verifier_env *env,
3013                             int ptr_regno, int off, int size,
3014                             int dst_regno)
3015 {
3016         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
3017         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3018         int err;
3019         /* Some accesses are only permitted with a static offset. */
3020         bool var_off = !tnum_is_const(reg->var_off);
3021
3022         /* The offset is required to be static when reads don't go to a
3023          * register, in order to not leak pointers (see
3024          * check_stack_read_fixed_off).
3025          */
3026         if (dst_regno < 0 && var_off) {
3027                 char tn_buf[48];
3028
3029                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3030                 verbose(env, "variable offset stack pointer cannot be passed into helper function; var_off=%s off=%d size=%d\n",
3031                         tn_buf, off, size);
3032                 return -EACCES;
3033         }
3034         /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for simplicity
3035          * since it requires corresponding support in Spectre masking for stack
3036          * ALU. See also retrieve_ptr_limit().
3037          */
3038         if (!env->bypass_spec_v1 && var_off) {
3039                 char tn_buf[48];
3040
3041                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3042                 verbose(env, "R%d variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
3043                                 ptr_regno, tn_buf);
3044                 return -EACCES;
3045         }
3046
3047         if (!var_off) {
3048                 off += reg->var_off.value;
3049                 err = check_stack_read_fixed_off(env, state, off, size,
3050                                                  dst_regno);
3051         } else {
3052                 /* Variable offset stack reads need more conservative handling
3053                  * than fixed offset ones. Note that dst_regno >= 0 on this
3054                  * branch.
3055                  */
3056                 err = check_stack_read_var_off(env, ptr_regno, off, size,
3057                                                dst_regno);
3058         }
3059         return err;
3060 }
3061
3062
3063 /* check_stack_write dispatches to check_stack_write_fixed_off or
3064  * check_stack_write_var_off.
3065  *
3066  * 'ptr_regno' is the register used as a pointer into the stack.
3067  * 'off' includes 'ptr_regno->off', but not its variable offset (if any).
3068  * 'value_regno' is the register whose value we're writing to the stack. It can
3069  * be -1, meaning that we're not writing from a register.
3070  *
3071  * The caller must ensure that the offset falls within the maximum stack size.
3072  */
3073 static int check_stack_write(struct bpf_verifier_env *env,
3074                              int ptr_regno, int off, int size,
3075                              int value_regno, int insn_idx)
3076 {
3077         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, ptr_regno);
3078         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
3079         int err;
3080
3081         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
3082                 off += reg->var_off.value;
3083                 err = check_stack_write_fixed_off(env, state, off, size,
3084                                                   value_regno, insn_idx);
3085         } else {
3086                 /* Variable offset stack reads need more conservative handling
3087                  * than fixed offset ones.
3088                  */
3089                 err = check_stack_write_var_off(env, state,
3090                                                 ptr_regno, off, size,
3091                                                 value_regno, insn_idx);
3092         }
3093         return err;
3094 }
3095
3096 static int check_map_access_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3097                                  int off, int size, enum bpf_access_type type)
3098 {
3099         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3100         struct bpf_map *map = regs[regno].map_ptr;
3101         u32 cap = bpf_map_flags_to_cap(map);
3102
3103         if (type == BPF_WRITE && !(cap & BPF_MAP_CAN_WRITE)) {
3104                 verbose(env, "write into map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3105                         map->value_size, off, size);
3106                 return -EACCES;
3107         }
3108
3109         if (type == BPF_READ && !(cap & BPF_MAP_CAN_READ)) {
3110                 verbose(env, "read from map forbidden, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3111                         map->value_size, off, size);
3112                 return -EACCES;
3113         }
3114
3115         return 0;
3116 }
3117
3118 /* check read/write into memory region (e.g., map value, ringbuf sample, etc) */
3119 static int __check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
3120                               int off, int size, u32 mem_size,
3121                               bool zero_size_allowed)
3122 {
3123         bool size_ok = size > 0 || (size == 0 && zero_size_allowed);
3124         struct bpf_reg_state *reg;
3125
3126         if (off >= 0 && size_ok && (u64)off + size <= mem_size)
3127                 return 0;
3128
3129         reg = &cur_regs(env)[regno];
3130         switch (reg->type) {
3131         case PTR_TO_MAP_KEY:
3132                 verbose(env, "invalid access to map key, key_size=%d off=%d size=%d\n",
3133                         mem_size, off, size);
3134                 break;
3135         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3136                 verbose(env, "invalid access to map value, value_size=%d off=%d size=%d\n",
3137                         mem_size, off, size);
3138                 break;
3139         case PTR_TO_PACKET:
3140         case PTR_TO_PACKET_META:
3141         case PTR_TO_PACKET_END:
3142                 verbose(env, "invalid access to packet, off=%d size=%d, R%d(id=%d,off=%d,r=%d)\n",
3143                         off, size, regno, reg->id, off, mem_size);
3144                 break;
3145         case PTR_TO_MEM:
3146         default:
3147                 verbose(env, "invalid access to memory, mem_size=%u off=%d size=%d\n",
3148                         mem_size, off, size);
3149         }
3150
3151         return -EACCES;
3152 }
3153
3154 /* check read/write into a memory region with possible variable offset */
3155 static int check_mem_region_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3156                                    int off, int size, u32 mem_size,
3157                                    bool zero_size_allowed)
3158 {
3159         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3160         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3161         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
3162         int err;
3163
3164         /* We may have adjusted the register pointing to memory region, so we
3165          * need to try adding each of min_value and max_value to off
3166          * to make sure our theoretical access will be safe.
3167          */
3168         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
3169                 print_verifier_state(env, state);
3170
3171         /* The minimum value is only important with signed
3172          * comparisons where we can't assume the floor of a
3173          * value is 0.  If we are using signed variables for our
3174          * index'es we need to make sure that whatever we use
3175          * will have a set floor within our range.
3176          */
3177         if (reg->smin_value < 0 &&
3178             (reg->smin_value == S64_MIN ||
3179              (off + reg->smin_value != (s64)(s32)(off + reg->smin_value)) ||
3180               reg->smin_value + off < 0)) {
3181                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3182                         regno);
3183                 return -EACCES;
3184         }
3185         err = __check_mem_access(env, regno, reg->smin_value + off, size,
3186                                  mem_size, zero_size_allowed);
3187         if (err) {
3188                 verbose(env, "R%d min value is outside of the allowed memory range\n",
3189                         regno);
3190                 return err;
3191         }
3192
3193         /* If we haven't set a max value then we need to bail since we can't be
3194          * sure we won't do bad things.
3195          * If reg->umax_value + off could overflow, treat that as unbounded too.
3196          */
3197         if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
3198                 verbose(env, "R%d unbounded memory access, make sure to bounds check any such access\n",
3199                         regno);
3200                 return -EACCES;
3201         }
3202         err = __check_mem_access(env, regno, reg->umax_value + off, size,
3203                                  mem_size, zero_size_allowed);
3204         if (err) {
3205                 verbose(env, "R%d max value is outside of the allowed memory range\n",
3206                         regno);
3207                 return err;
3208         }
3209
3210         return 0;
3211 }
3212
3213 /* check read/write into a map element with possible variable offset */
3214 static int check_map_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
3215                             int off, int size, bool zero_size_allowed)
3216 {
3217         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
3218         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
3219         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regno];
3220         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3221         int err;
3222
3223         err = check_mem_region_access(env, regno, off, size, map->value_size,
3224                                       zero_size_allowed);
3225         if (err)
3226                 return err;
3227
3228         if (map_value_has_spin_lock(map)) {
3229                 u32 lock = map->spin_lock_off;
3230
3231                 /* if any part of struct bpf_spin_lock can be touched by
3232                  * load/store reject this program.
3233                  * To check that [x1, x2) overlaps with [y1, y2)
3234                  * it is sufficient to check x1 < y2 && y1 < x2.
3235                  */
3236                 if (reg->smin_value + off < lock + sizeof(struct bpf_spin_lock) &&
3237                      lock < reg->umax_value + off + size) {
3238                         verbose(env, "bpf_spin_lock cannot be accessed directly by load/store\n");
3239                         return -EACCES;
3240                 }
3241         }
3242         return err;
3243 }
3244
3245 #define MAX_PACKET_OFF 0xffff
3246
3247 static enum bpf_prog_type resolve_prog_type(struct bpf_prog *prog)
3248 {
3249         return prog->aux->dst_prog ? prog->aux->dst_prog->type : prog->type;
3250 }
3251
3252 static bool may_access_direct_pkt_data(struct bpf_verifier_env *env,
3253                                        const struct bpf_call_arg_meta *meta,
3254                                        enum bpf_access_type t)
3255 {
3256         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(env->prog);
3257
3258         switch (prog_type) {
3259         /* Program types only with direct read access go here! */
3260         case BPF_PROG_TYPE_LWT_IN:
3261         case BPF_PROG_TYPE_LWT_OUT:
3262         case BPF_PROG_TYPE_LWT_SEG6LOCAL:
3263         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
3264         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
3265         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
3266                 if (t == BPF_WRITE)
3267                         return false;
3268                 fallthrough;
3269
3270         /* Program types with direct read + write access go here! */
3271         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
3272         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
3273         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
3274         case BPF_PROG_TYPE_LWT_XMIT:
3275         case BPF_PROG_TYPE_SK_SKB:
3276         case BPF_PROG_TYPE_SK_MSG:
3277                 if (meta)
3278                         return meta->pkt_access;
3279
3280                 env->seen_direct_write = true;
3281                 return true;
3282
3283         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
3284                 if (t == BPF_WRITE)
3285                         env->seen_direct_write = true;
3286
3287                 return true;
3288
3289         default:
3290                 return false;
3291         }
3292 }
3293
3294 static int check_packet_access(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno, int off,
3295                                int size, bool zero_size_allowed)
3296 {
3297         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3298         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3299         int err;
3300
3301         /* We may have added a variable offset to the packet pointer; but any
3302          * reg->range we have comes after that.  We are only checking the fixed
3303          * offset.
3304          */
3305
3306         /* We don't allow negative numbers, because we aren't tracking enough
3307          * detail to prove they're safe.
3308          */
3309         if (reg->smin_value < 0) {
3310                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3311                         regno);
3312                 return -EACCES;
3313         }
3314
3315         err = reg->range < 0 ? -EINVAL :
3316               __check_mem_access(env, regno, off, size, reg->range,
3317                                  zero_size_allowed);
3318         if (err) {
3319                 verbose(env, "R%d offset is outside of the packet\n", regno);
3320                 return err;
3321         }
3322
3323         /* __check_mem_access has made sure "off + size - 1" is within u16.
3324          * reg->umax_value can't be bigger than MAX_PACKET_OFF which is 0xffff,
3325          * otherwise find_good_pkt_pointers would have refused to set range info
3326          * that __check_mem_access would have rejected this pkt access.
3327          * Therefore, "off + reg->umax_value + size - 1" won't overflow u32.
3328          */
3329         env->prog->aux->max_pkt_offset =
3330                 max_t(u32, env->prog->aux->max_pkt_offset,
3331                       off + reg->umax_value + size - 1);
3332
3333         return err;
3334 }
3335
3336 /* check access to 'struct bpf_context' fields.  Supports fixed offsets only */
3337 static int check_ctx_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, int off, int size,
3338                             enum bpf_access_type t, enum bpf_reg_type *reg_type,
3339                             struct btf **btf, u32 *btf_id)
3340 {
3341         struct bpf_insn_access_aux info = {
3342                 .reg_type = *reg_type,
3343                 .log = &env->log,
3344         };
3345
3346         if (env->ops->is_valid_access &&
3347             env->ops->is_valid_access(off, size, t, env->prog, &info)) {
3348                 /* A non zero info.ctx_field_size indicates that this field is a
3349                  * candidate for later verifier transformation to load the whole
3350                  * field and then apply a mask when accessed with a narrower
3351                  * access than actual ctx access size. A zero info.ctx_field_size
3352                  * will only allow for whole field access and rejects any other
3353                  * type of narrower access.
3354                  */
3355                 *reg_type = info.reg_type;
3356
3357                 if (*reg_type == PTR_TO_BTF_ID || *reg_type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL) {
3358                         *btf = info.btf;
3359                         *btf_id = info.btf_id;
3360                 } else {
3361                         env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size = info.ctx_field_size;
3362                 }
3363                 /* remember the offset of last byte accessed in ctx */
3364                 if (env->prog->aux->max_ctx_offset < off + size)
3365                         env->prog->aux->max_ctx_offset = off + size;
3366                 return 0;
3367         }
3368
3369         verbose(env, "invalid bpf_context access off=%d size=%d\n", off, size);
3370         return -EACCES;
3371 }
3372
3373 static int check_flow_keys_access(struct bpf_verifier_env *env, int off,
3374                                   int size)
3375 {
3376         if (size < 0 || off < 0 ||
3377             (u64)off + size > sizeof(struct bpf_flow_keys)) {
3378                 verbose(env, "invalid access to flow keys off=%d size=%d\n",
3379                         off, size);
3380                 return -EACCES;
3381         }
3382         return 0;
3383 }
3384
3385 static int check_sock_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx,
3386                              u32 regno, int off, int size,
3387                              enum bpf_access_type t)
3388 {
3389         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
3390         struct bpf_reg_state *reg = &regs[regno];
3391         struct bpf_insn_access_aux info = {};
3392         bool valid;
3393
3394         if (reg->smin_value < 0) {
3395                 verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned index or do a if (index >=0) check.\n",
3396                         regno);
3397                 return -EACCES;
3398         }
3399
3400         switch (reg->type) {
3401         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3402                 valid = bpf_sock_common_is_valid_access(off, size, t, &info);
3403                 break;
3404         case PTR_TO_SOCKET:
3405                 valid = bpf_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3406                 break;
3407         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3408                 valid = bpf_tcp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3409                 break;
3410         case PTR_TO_XDP_SOCK:
3411                 valid = bpf_xdp_sock_is_valid_access(off, size, t, &info);
3412                 break;
3413         default:
3414                 valid = false;
3415         }
3416
3417
3418         if (valid) {
3419                 env->insn_aux_data[insn_idx].ctx_field_size =
3420                         info.ctx_field_size;
3421                 return 0;
3422         }
3423
3424         verbose(env, "R%d invalid %s access off=%d size=%d\n",
3425                 regno, reg_type_str[reg->type], off, size);
3426
3427         return -EACCES;
3428 }
3429
3430 static bool is_pointer_value(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3431 {
3432         return __is_pointer_value(env->allow_ptr_leaks, reg_state(env, regno));
3433 }
3434
3435 static bool is_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3436 {
3437         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3438
3439         return reg->type == PTR_TO_CTX;
3440 }
3441
3442 static bool is_sk_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3443 {
3444         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3445
3446         return type_is_sk_pointer(reg->type);
3447 }
3448
3449 static bool is_pkt_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3450 {
3451         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3452
3453         return type_is_pkt_pointer(reg->type);
3454 }
3455
3456 static bool is_flow_key_reg(struct bpf_verifier_env *env, int regno)
3457 {
3458         const struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
3459
3460         /* Separate to is_ctx_reg() since we still want to allow BPF_ST here. */
3461         return reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS;
3462 }
3463
3464 static int check_pkt_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3465                                    const struct bpf_reg_state *reg,
3466                                    int off, int size, bool strict)
3467 {
3468         struct tnum reg_off;
3469         int ip_align;
3470
3471         /* Byte size accesses are always allowed. */
3472         if (!strict || size == 1)
3473                 return 0;
3474
3475         /* For platforms that do not have a Kconfig enabling
3476          * CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS the value of
3477          * NET_IP_ALIGN is universally set to '2'.  And on platforms
3478          * that do set CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS, we get
3479          * to this code only in strict mode where we want to emulate
3480          * the NET_IP_ALIGN==2 checking.  Therefore use an
3481          * unconditional IP align value of '2'.
3482          */
3483         ip_align = 2;
3484
3485         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(ip_align + reg->off + off));
3486         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
3487                 char tn_buf[48];
3488
3489                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3490                 verbose(env,
3491                         "misaligned packet access off %d+%s+%d+%d size %d\n",
3492                         ip_align, tn_buf, reg->off, off, size);
3493                 return -EACCES;
3494         }
3495
3496         return 0;
3497 }
3498
3499 static int check_generic_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3500                                        const struct bpf_reg_state *reg,
3501                                        const char *pointer_desc,
3502                                        int off, int size, bool strict)
3503 {
3504         struct tnum reg_off;
3505
3506         /* Byte size accesses are always allowed. */
3507         if (!strict || size == 1)
3508                 return 0;
3509
3510         reg_off = tnum_add(reg->var_off, tnum_const(reg->off + off));
3511         if (!tnum_is_aligned(reg_off, size)) {
3512                 char tn_buf[48];
3513
3514                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3515                 verbose(env, "misaligned %saccess off %s+%d+%d size %d\n",
3516                         pointer_desc, tn_buf, reg->off, off, size);
3517                 return -EACCES;
3518         }
3519
3520         return 0;
3521 }
3522
3523 static int check_ptr_alignment(struct bpf_verifier_env *env,
3524                                const struct bpf_reg_state *reg, int off,
3525                                int size, bool strict_alignment_once)
3526 {
3527         bool strict = env->strict_alignment || strict_alignment_once;
3528         const char *pointer_desc = "";
3529
3530         switch (reg->type) {
3531         case PTR_TO_PACKET:
3532         case PTR_TO_PACKET_META:
3533                 /* Special case, because of NET_IP_ALIGN. Given metadata sits
3534                  * right in front, treat it the very same way.
3535                  */
3536                 return check_pkt_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict);
3537         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
3538                 pointer_desc = "flow keys ";
3539                 break;
3540         case PTR_TO_MAP_KEY:
3541                 pointer_desc = "key ";
3542                 break;
3543         case PTR_TO_MAP_VALUE:
3544                 pointer_desc = "value ";
3545                 break;
3546         case PTR_TO_CTX:
3547                 pointer_desc = "context ";
3548                 break;
3549         case PTR_TO_STACK:
3550                 pointer_desc = "stack ";
3551                 /* The stack spill tracking logic in check_stack_write_fixed_off()
3552                  * and check_stack_read_fixed_off() relies on stack accesses being
3553                  * aligned.
3554                  */
3555                 strict = true;
3556                 break;
3557         case PTR_TO_SOCKET:
3558                 pointer_desc = "sock ";
3559                 break;
3560         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
3561                 pointer_desc = "sock_common ";
3562                 break;
3563         case PTR_TO_TCP_SOCK:
3564                 pointer_desc = "tcp_sock ";
3565                 break;
3566         case PTR_TO_XDP_SOCK:
3567                 pointer_desc = "xdp_sock ";
3568                 break;
3569         default:
3570                 break;
3571         }
3572         return check_generic_ptr_alignment(env, reg, pointer_desc, off, size,
3573                                            strict);
3574 }
3575
3576 static int update_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
3577                               const struct bpf_func_state *func,
3578                               int off)
3579 {
3580         u16 stack = env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth;
3581
3582         if (stack >= -off)
3583                 return 0;
3584
3585         /* update known max for given subprogram */
3586         env->subprog_info[func->subprogno].stack_depth = -off;
3587         return 0;
3588 }
3589
3590 /* starting from main bpf function walk all instructions of the function
3591  * and recursively walk all callees that given function can call.
3592  * Ignore jump and exit insns.
3593  * Since recursion is prevented by check_cfg() this algorithm
3594  * only needs a local stack of MAX_CALL_FRAMES to remember callsites
3595  */
3596 static int check_max_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env)
3597 {
3598         int depth = 0, frame = 0, idx = 0, i = 0, subprog_end;
3599         struct bpf_subprog_info *subprog = env->subprog_info;
3600         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
3601         bool tail_call_reachable = false;
3602         int ret_insn[MAX_CALL_FRAMES];
3603         int ret_prog[MAX_CALL_FRAMES];
3604         int j;
3605
3606 process_func:
3607         /* protect against potential stack overflow that might happen when
3608          * bpf2bpf calls get combined with tailcalls. Limit the caller's stack
3609          * depth for such case down to 256 so that the worst case scenario
3610          * would result in 8k stack size (32 which is tailcall limit * 256 =
3611          * 8k).
3612          *
3613          * To get the idea what might happen, see an example:
3614          * func1 -> sub rsp, 128
3615          *  subfunc1 -> sub rsp, 256
3616          *  tailcall1 -> add rsp, 256
3617          *   func2 -> sub rsp, 192 (total stack size = 128 + 192 = 320)
3618          *   subfunc2 -> sub rsp, 64
3619          *   subfunc22 -> sub rsp, 128
3620          *   tailcall2 -> add rsp, 128
3621          *    func3 -> sub rsp, 32 (total stack size 128 + 192 + 64 + 32 = 416)
3622          *
3623          * tailcall will unwind the current stack frame but it will not get rid
3624          * of caller's stack as shown on the example above.
3625          */
3626         if (idx && subprog[idx].has_tail_call && depth >= 256) {
3627                 verbose(env,
3628                         "tail_calls are not allowed when call stack of previous frames is %d bytes. Too large\n",
3629                         depth);
3630                 return -EACCES;
3631         }
3632         /* round up to 32-bytes, since this is granularity
3633          * of interpreter stack size
3634          */
3635         depth += round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
3636         if (depth > MAX_BPF_STACK) {
3637                 verbose(env, "combined stack size of %d calls is %d. Too large\n",
3638                         frame + 1, depth);
3639                 return -EACCES;
3640         }
3641 continue_func:
3642         subprog_end = subprog[idx + 1].start;
3643         for (; i < subprog_end; i++) {
3644                 if (!bpf_pseudo_call(insn + i) && !bpf_pseudo_func(insn + i))
3645                         continue;
3646                 /* remember insn and function to return to */
3647                 ret_insn[frame] = i + 1;
3648                 ret_prog[frame] = idx;
3649
3650                 /* find the callee */
3651                 i = i + insn[i].imm + 1;
3652                 idx = find_subprog(env, i);
3653                 if (idx < 0) {
3654                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3655                                   i);
3656                         return -EFAULT;
3657                 }
3658
3659                 if (subprog[idx].has_tail_call)
3660                         tail_call_reachable = true;
3661
3662                 frame++;
3663                 if (frame >= MAX_CALL_FRAMES) {
3664                         verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep !\n",
3665                                 frame);
3666                         return -E2BIG;
3667                 }
3668                 goto process_func;
3669         }
3670         /* if tail call got detected across bpf2bpf calls then mark each of the
3671          * currently present subprog frames as tail call reachable subprogs;
3672          * this info will be utilized by JIT so that we will be preserving the
3673          * tail call counter throughout bpf2bpf calls combined with tailcalls
3674          */
3675         if (tail_call_reachable)
3676                 for (j = 0; j < frame; j++)
3677                         subprog[ret_prog[j]].tail_call_reachable = true;
3678
3679         /* end of for() loop means the last insn of the 'subprog'
3680          * was reached. Doesn't matter whether it was JA or EXIT
3681          */
3682         if (frame == 0)
3683                 return 0;
3684         depth -= round_up(max_t(u32, subprog[idx].stack_depth, 1), 32);
3685         frame--;
3686         i = ret_insn[frame];
3687         idx = ret_prog[frame];
3688         goto continue_func;
3689 }
3690
3691 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
3692 static int get_callee_stack_depth(struct bpf_verifier_env *env,
3693                                   const struct bpf_insn *insn, int idx)
3694 {
3695         int start = idx + insn->imm + 1, subprog;
3696
3697         subprog = find_subprog(env, start);
3698         if (subprog < 0) {
3699                 WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
3700                           start);
3701                 return -EFAULT;
3702         }
3703         return env->subprog_info[subprog].stack_depth;
3704 }
3705 #endif
3706
3707 int check_ctx_reg(struct bpf_verifier_env *env,
3708                   const struct bpf_reg_state *reg, int regno)
3709 {
3710         /* Access to ctx or passing it to a helper is only allowed in
3711          * its original, unmodified form.
3712          */
3713
3714         if (reg->off) {
3715                 verbose(env, "dereference of modified ctx ptr R%d off=%d disallowed\n",
3716                         regno, reg->off);
3717                 return -EACCES;
3718         }
3719
3720         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3721                 char tn_buf[48];
3722
3723                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3724                 verbose(env, "variable ctx access var_off=%s disallowed\n", tn_buf);
3725                 return -EACCES;
3726         }
3727
3728         return 0;
3729 }
3730
3731 static int __check_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3732                                  const char *buf_info,
3733                                  const struct bpf_reg_state *reg,
3734                                  int regno, int off, int size)
3735 {
3736         if (off < 0) {
3737                 verbose(env,
3738                         "R%d invalid %s buffer access: off=%d, size=%d\n",
3739                         regno, buf_info, off, size);
3740                 return -EACCES;
3741         }
3742         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3743                 char tn_buf[48];
3744
3745                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3746                 verbose(env,
3747                         "R%d invalid variable buffer offset: off=%d, var_off=%s\n",
3748                         regno, off, tn_buf);
3749                 return -EACCES;
3750         }
3751
3752         return 0;
3753 }
3754
3755 static int check_tp_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3756                                   const struct bpf_reg_state *reg,
3757                                   int regno, int off, int size)
3758 {
3759         int err;
3760
3761         err = __check_buffer_access(env, "tracepoint", reg, regno, off, size);
3762         if (err)
3763                 return err;
3764
3765         if (off + size > env->prog->aux->max_tp_access)
3766                 env->prog->aux->max_tp_access = off + size;
3767
3768         return 0;
3769 }
3770
3771 static int check_buffer_access(struct bpf_verifier_env *env,
3772                                const struct bpf_reg_state *reg,
3773                                int regno, int off, int size,
3774                                bool zero_size_allowed,
3775                                const char *buf_info,
3776                                u32 *max_access)
3777 {
3778         int err;
3779
3780         err = __check_buffer_access(env, buf_info, reg, regno, off, size);
3781         if (err)
3782                 return err;
3783
3784         if (off + size > *max_access)
3785                 *max_access = off + size;
3786
3787         return 0;
3788 }
3789
3790 /* BPF architecture zero extends alu32 ops into 64-bit registesr */
3791 static void zext_32_to_64(struct bpf_reg_state *reg)
3792 {
3793         reg->var_off = tnum_subreg(reg->var_off);
3794         __reg_assign_32_into_64(reg);
3795 }
3796
3797 /* truncate register to smaller size (in bytes)
3798  * must be called with size < BPF_REG_SIZE
3799  */
3800 static void coerce_reg_to_size(struct bpf_reg_state *reg, int size)
3801 {
3802         u64 mask;
3803
3804         /* clear high bits in bit representation */
3805         reg->var_off = tnum_cast(reg->var_off, size);
3806
3807         /* fix arithmetic bounds */
3808         mask = ((u64)1 << (size * 8)) - 1;
3809         if ((reg->umin_value & ~mask) == (reg->umax_value & ~mask)) {
3810                 reg->umin_value &= mask;
3811                 reg->umax_value &= mask;
3812         } else {
3813                 reg->umin_value = 0;
3814                 reg->umax_value = mask;
3815         }
3816         reg->smin_value = reg->umin_value;
3817         reg->smax_value = reg->umax_value;
3818
3819         /* If size is smaller than 32bit register the 32bit register
3820          * values are also truncated so we push 64-bit bounds into
3821          * 32-bit bounds. Above were truncated < 32-bits already.
3822          */
3823         if (size >= 4)
3824                 return;
3825         __reg_combine_64_into_32(reg);
3826 }
3827
3828 static bool bpf_map_is_rdonly(const struct bpf_map *map)
3829 {
3830         return (map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) && map->frozen;
3831 }
3832
3833 static int bpf_map_direct_read(struct bpf_map *map, int off, int size, u64 *val)
3834 {
3835         void *ptr;
3836         u64 addr;
3837         int err;
3838
3839         err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
3840         if (err)
3841                 return err;
3842         ptr = (void *)(long)addr + off;
3843
3844         switch (size) {
3845         case sizeof(u8):
3846                 *val = (u64)*(u8 *)ptr;
3847                 break;
3848         case sizeof(u16):
3849                 *val = (u64)*(u16 *)ptr;
3850                 break;
3851         case sizeof(u32):
3852                 *val = (u64)*(u32 *)ptr;
3853                 break;
3854         case sizeof(u64):
3855                 *val = *(u64 *)ptr;
3856                 break;
3857         default:
3858                 return -EINVAL;
3859         }
3860         return 0;
3861 }
3862
3863 static int check_ptr_to_btf_access(struct bpf_verifier_env *env,
3864                                    struct bpf_reg_state *regs,
3865                                    int regno, int off, int size,
3866                                    enum bpf_access_type atype,
3867                                    int value_regno)
3868 {
3869         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3870         const struct btf_type *t = btf_type_by_id(reg->btf, reg->btf_id);
3871         const char *tname = btf_name_by_offset(reg->btf, t->name_off);
3872         u32 btf_id;
3873         int ret;
3874
3875         if (off < 0) {
3876                 verbose(env,
3877                         "R%d is ptr_%s invalid negative access: off=%d\n",
3878                         regno, tname, off);
3879                 return -EACCES;
3880         }
3881         if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
3882                 char tn_buf[48];
3883
3884                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
3885                 verbose(env,
3886                         "R%d is ptr_%s invalid variable offset: off=%d, var_off=%s\n",
3887                         regno, tname, off, tn_buf);
3888                 return -EACCES;
3889         }
3890
3891         if (env->ops->btf_struct_access) {
3892                 ret = env->ops->btf_struct_access(&env->log, reg->btf, t,
3893                                                   off, size, atype, &btf_id);
3894         } else {
3895                 if (atype != BPF_READ) {
3896                         verbose(env, "only read is supported\n");
3897                         return -EACCES;
3898                 }
3899
3900                 ret = btf_struct_access(&env->log, reg->btf, t, off, size,
3901                                         atype, &btf_id);
3902         }
3903
3904         if (ret < 0)
3905                 return ret;
3906
3907         if (atype == BPF_READ && value_regno >= 0)
3908                 mark_btf_ld_reg(env, regs, value_regno, ret, reg->btf, btf_id);
3909
3910         return 0;
3911 }
3912
3913 static int check_ptr_to_map_access(struct bpf_verifier_env *env,
3914                                    struct bpf_reg_state *regs,
3915                                    int regno, int off, int size,
3916                                    enum bpf_access_type atype,
3917                                    int value_regno)
3918 {
3919         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
3920         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
3921         const struct btf_type *t;
3922         const char *tname;
3923         u32 btf_id;
3924         int ret;
3925
3926         if (!btf_vmlinux) {
3927                 verbose(env, "map_ptr access not supported without CONFIG_DEBUG_INFO_BTF\n");
3928                 return -ENOTSUPP;
3929         }
3930
3931         if (!map->ops->map_btf_id || !*map->ops->map_btf_id) {
3932                 verbose(env, "map_ptr access not supported for map type %d\n",
3933                         map->map_type);
3934                 return -ENOTSUPP;
3935         }
3936
3937         t = btf_type_by_id(btf_vmlinux, *map->ops->map_btf_id);
3938         tname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, t->name_off);
3939
3940         if (!env->allow_ptr_to_map_access) {
3941                 verbose(env,
3942                         "%s access is allowed only to CAP_PERFMON and CAP_SYS_ADMIN\n",
3943                         tname);
3944                 return -EPERM;
3945         }
3946
3947         if (off < 0) {
3948                 verbose(env, "R%d is %s invalid negative access: off=%d\n",
3949                         regno, tname, off);
3950                 return -EACCES;
3951         }
3952
3953         if (atype != BPF_READ) {
3954                 verbose(env, "only read from %s is supported\n", tname);
3955                 return -EACCES;
3956         }
3957
3958         ret = btf_struct_access(&env->log, btf_vmlinux, t, off, size, atype, &btf_id);
3959         if (ret < 0)
3960                 return ret;
3961
3962         if (value_regno >= 0)
3963                 mark_btf_ld_reg(env, regs, value_regno, ret, btf_vmlinux, btf_id);
3964
3965         return 0;
3966 }
3967
3968 /* Check that the stack access at the given offset is within bounds. The
3969  * maximum valid offset is -1.
3970  *
3971  * The minimum valid offset is -MAX_BPF_STACK for writes, and
3972  * -state->allocated_stack for reads.
3973  */
3974 static int check_stack_slot_within_bounds(int off,
3975                                           struct bpf_func_state *state,
3976                                           enum bpf_access_type t)
3977 {
3978         int min_valid_off;
3979
3980         if (t == BPF_WRITE)
3981                 min_valid_off = -MAX_BPF_STACK;
3982         else
3983                 min_valid_off = -state->allocated_stack;
3984
3985         if (off < min_valid_off || off > -1)
3986                 return -EACCES;
3987         return 0;
3988 }
3989
3990 /* Check that the stack access at 'regno + off' falls within the maximum stack
3991  * bounds.
3992  *
3993  * 'off' includes `regno->offset`, but not its dynamic part (if any).
3994  */
3995 static int check_stack_access_within_bounds(
3996                 struct bpf_verifier_env *env,
3997                 int regno, int off, int access_size,
3998                 enum stack_access_src src, enum bpf_access_type type)
3999 {
4000         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4001         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
4002         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
4003         int min_off, max_off;
4004         int err;
4005         char *err_extra;
4006
4007         if (src == ACCESS_HELPER)
4008                 /* We don't know if helpers are reading or writing (or both). */
4009                 err_extra = " indirect access to";
4010         else if (type == BPF_READ)
4011                 err_extra = " read from";
4012         else
4013                 err_extra = " write to";
4014
4015         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4016                 min_off = reg->var_off.value + off;
4017                 if (access_size > 0)
4018                         max_off = min_off + access_size - 1;
4019                 else
4020                         max_off = min_off;
4021         } else {
4022                 if (reg->smax_value >= BPF_MAX_VAR_OFF ||
4023                     reg->smin_value <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
4024                         verbose(env, "invalid unbounded variable-offset%s stack R%d\n",
4025                                 err_extra, regno);
4026                         return -EACCES;
4027                 }
4028                 min_off = reg->smin_value + off;
4029                 if (access_size > 0)
4030                         max_off = reg->smax_value + off + access_size - 1;
4031                 else
4032                         max_off = min_off;
4033         }
4034
4035         err = check_stack_slot_within_bounds(min_off, state, type);
4036         if (!err)
4037                 err = check_stack_slot_within_bounds(max_off, state, type);
4038
4039         if (err) {
4040                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4041                         verbose(env, "invalid%s stack R%d off=%d size=%d\n",
4042                                 err_extra, regno, off, access_size);
4043                 } else {
4044                         char tn_buf[48];
4045
4046                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4047                         verbose(env, "invalid variable-offset%s stack R%d var_off=%s size=%d\n",
4048                                 err_extra, regno, tn_buf, access_size);
4049                 }
4050         }
4051         return err;
4052 }
4053
4054 /* check whether memory at (regno + off) is accessible for t = (read | write)
4055  * if t==write, value_regno is a register which value is stored into memory
4056  * if t==read, value_regno is a register which will receive the value from memory
4057  * if t==write && value_regno==-1, some unknown value is stored into memory
4058  * if t==read && value_regno==-1, don't care what we read from memory
4059  */
4060 static int check_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, u32 regno,
4061                             int off, int bpf_size, enum bpf_access_type t,
4062                             int value_regno, bool strict_alignment_once)
4063 {
4064         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
4065         struct bpf_reg_state *reg = regs + regno;
4066         struct bpf_func_state *state;
4067         int size, err = 0;
4068
4069         size = bpf_size_to_bytes(bpf_size);
4070         if (size < 0)
4071                 return size;
4072
4073         /* alignment checks will add in reg->off themselves */
4074         err = check_ptr_alignment(env, reg, off, size, strict_alignment_once);
4075         if (err)
4076                 return err;
4077
4078         /* for access checks, reg->off is just part of off */
4079         off += reg->off;
4080
4081         if (reg->type == PTR_TO_MAP_KEY) {
4082                 if (t == BPF_WRITE) {
4083                         verbose(env, "write to change key R%d not allowed\n", regno);
4084                         return -EACCES;
4085                 }
4086
4087                 err = check_mem_region_access(env, regno, off, size,
4088                                               reg->map_ptr->key_size, false);
4089                 if (err)
4090                         return err;
4091                 if (value_regno >= 0)
4092                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4093         } else if (reg->type == PTR_TO_MAP_VALUE) {
4094                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4095                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4096                         verbose(env, "R%d leaks addr into map\n", value_regno);
4097                         return -EACCES;
4098                 }
4099                 err = check_map_access_type(env, regno, off, size, t);
4100                 if (err)
4101                         return err;
4102                 err = check_map_access(env, regno, off, size, false);
4103                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
4104                         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4105
4106                         /* if map is read-only, track its contents as scalars */
4107                         if (tnum_is_const(reg->var_off) &&
4108                             bpf_map_is_rdonly(map) &&
4109                             map->ops->map_direct_value_addr) {
4110                                 int map_off = off + reg->var_off.value;
4111                                 u64 val = 0;
4112
4113                                 err = bpf_map_direct_read(map, map_off, size,
4114                                                           &val);
4115                                 if (err)
4116                                         return err;
4117
4118                                 regs[value_regno].type = SCALAR_VALUE;
4119                                 __mark_reg_known(&regs[value_regno], val);
4120                         } else {
4121                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4122                         }
4123                 }
4124         } else if (reg->type == PTR_TO_MEM) {
4125                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4126                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4127                         verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", value_regno);
4128                         return -EACCES;
4129                 }
4130                 err = check_mem_region_access(env, regno, off, size,
4131                                               reg->mem_size, false);
4132                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4133                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4134         } else if (reg->type == PTR_TO_CTX) {
4135                 enum bpf_reg_type reg_type = SCALAR_VALUE;
4136                 struct btf *btf = NULL;
4137                 u32 btf_id = 0;
4138
4139                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4140                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4141                         verbose(env, "R%d leaks addr into ctx\n", value_regno);
4142                         return -EACCES;
4143                 }
4144
4145                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
4146                 if (err < 0)
4147                         return err;
4148
4149                 err = check_ctx_access(env, insn_idx, off, size, t, &reg_type, &btf, &btf_id);
4150                 if (err)
4151                         verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
4152                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0) {
4153                         /* ctx access returns either a scalar, or a
4154                          * PTR_TO_PACKET[_META,_END]. In the latter
4155                          * case, we know the offset is zero.
4156                          */
4157                         if (reg_type == SCALAR_VALUE) {
4158                                 mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4159                         } else {
4160                                 mark_reg_known_zero(env, regs,
4161                                                     value_regno);
4162                                 if (reg_type_may_be_null(reg_type))
4163                                         regs[value_regno].id = ++env->id_gen;
4164                                 /* A load of ctx field could have different
4165                                  * actual load size with the one encoded in the
4166                                  * insn. When the dst is PTR, it is for sure not
4167                                  * a sub-register.
4168                                  */
4169                                 regs[value_regno].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
4170                                 if (reg_type == PTR_TO_BTF_ID ||
4171                                     reg_type == PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL) {
4172                                         regs[value_regno].btf = btf;
4173                                         regs[value_regno].btf_id = btf_id;
4174                                 }
4175                         }
4176                         regs[value_regno].type = reg_type;
4177                 }
4178
4179         } else if (reg->type == PTR_TO_STACK) {
4180                 /* Basic bounds checks. */
4181                 err = check_stack_access_within_bounds(env, regno, off, size, ACCESS_DIRECT, t);
4182                 if (err)
4183                         return err;
4184
4185                 state = func(env, reg);
4186                 err = update_stack_depth(env, state, off);
4187                 if (err)
4188                         return err;
4189
4190                 if (t == BPF_READ)
4191                         err = check_stack_read(env, regno, off, size,
4192                                                value_regno);
4193                 else
4194                         err = check_stack_write(env, regno, off, size,
4195                                                 value_regno, insn_idx);
4196         } else if (reg_is_pkt_pointer(reg)) {
4197                 if (t == BPF_WRITE && !may_access_direct_pkt_data(env, NULL, t)) {
4198                         verbose(env, "cannot write into packet\n");
4199                         return -EACCES;
4200                 }
4201                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4202                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4203                         verbose(env, "R%d leaks addr into packet\n",
4204                                 value_regno);
4205                         return -EACCES;
4206                 }
4207                 err = check_packet_access(env, regno, off, size, false);
4208                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4209                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4210         } else if (reg->type == PTR_TO_FLOW_KEYS) {
4211                 if (t == BPF_WRITE && value_regno >= 0 &&
4212                     is_pointer_value(env, value_regno)) {
4213                         verbose(env, "R%d leaks addr into flow keys\n",
4214                                 value_regno);
4215                         return -EACCES;
4216                 }
4217
4218                 err = check_flow_keys_access(env, off, size);
4219                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4220                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4221         } else if (type_is_sk_pointer(reg->type)) {
4222                 if (t == BPF_WRITE) {
4223                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
4224                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
4225                         return -EACCES;
4226                 }
4227                 err = check_sock_access(env, insn_idx, regno, off, size, t);
4228                 if (!err && value_regno >= 0)
4229                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4230         } else if (reg->type == PTR_TO_TP_BUFFER) {
4231                 err = check_tp_buffer_access(env, reg, regno, off, size);
4232                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4233                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4234         } else if (reg->type == PTR_TO_BTF_ID) {
4235                 err = check_ptr_to_btf_access(env, regs, regno, off, size, t,
4236                                               value_regno);
4237         } else if (reg->type == CONST_PTR_TO_MAP) {
4238                 err = check_ptr_to_map_access(env, regs, regno, off, size, t,
4239                                               value_regno);
4240         } else if (reg->type == PTR_TO_RDONLY_BUF) {
4241                 if (t == BPF_WRITE) {
4242                         verbose(env, "R%d cannot write into %s\n",
4243                                 regno, reg_type_str[reg->type]);
4244                         return -EACCES;
4245                 }
4246                 err = check_buffer_access(env, reg, regno, off, size, false,
4247                                           "rdonly",
4248                                           &env->prog->aux->max_rdonly_access);
4249                 if (!err && value_regno >= 0)
4250                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4251         } else if (reg->type == PTR_TO_RDWR_BUF) {
4252                 err = check_buffer_access(env, reg, regno, off, size, false,
4253                                           "rdwr",
4254                                           &env->prog->aux->max_rdwr_access);
4255                 if (!err && t == BPF_READ && value_regno >= 0)
4256                         mark_reg_unknown(env, regs, value_regno);
4257         } else {
4258                 verbose(env, "R%d invalid mem access '%s'\n", regno,
4259                         reg_type_str[reg->type]);
4260                 return -EACCES;
4261         }
4262
4263         if (!err && size < BPF_REG_SIZE && value_regno >= 0 && t == BPF_READ &&
4264             regs[value_regno].type == SCALAR_VALUE) {
4265                 /* b/h/w load zero-extends, mark upper bits as known 0 */
4266                 coerce_reg_to_size(&regs[value_regno], size);
4267         }
4268         return err;
4269 }
4270
4271 static int check_atomic(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx, struct bpf_insn *insn)
4272 {
4273         int load_reg;
4274         int err;
4275
4276         switch (insn->imm) {
4277         case BPF_ADD:
4278         case BPF_ADD | BPF_FETCH:
4279         case BPF_AND:
4280         case BPF_AND | BPF_FETCH:
4281         case BPF_OR:
4282         case BPF_OR | BPF_FETCH:
4283         case BPF_XOR:
4284         case BPF_XOR | BPF_FETCH:
4285         case BPF_XCHG:
4286         case BPF_CMPXCHG:
4287                 break;
4288         default:
4289                 verbose(env, "BPF_ATOMIC uses invalid atomic opcode %02x\n", insn->imm);
4290                 return -EINVAL;
4291         }
4292
4293         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_W && BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
4294                 verbose(env, "invalid atomic operand size\n");
4295                 return -EINVAL;
4296         }
4297
4298         /* check src1 operand */
4299         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
4300         if (err)
4301                 return err;
4302
4303         /* check src2 operand */
4304         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
4305         if (err)
4306                 return err;
4307
4308         if (insn->imm == BPF_CMPXCHG) {
4309                 /* Check comparison of R0 with memory location */
4310                 err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
4311                 if (err)
4312                         return err;
4313         }
4314
4315         if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
4316                 verbose(env, "R%d leaks addr into mem\n", insn->src_reg);
4317                 return -EACCES;
4318         }
4319
4320         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg) ||
4321             is_pkt_reg(env, insn->dst_reg) ||
4322             is_flow_key_reg(env, insn->dst_reg) ||
4323             is_sk_reg(env, insn->dst_reg)) {
4324                 verbose(env, "BPF_ATOMIC stores into R%d %s is not allowed\n",
4325                         insn->dst_reg,
4326                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
4327                 return -EACCES;
4328         }
4329
4330         if (insn->imm & BPF_FETCH) {
4331                 if (insn->imm == BPF_CMPXCHG)
4332                         load_reg = BPF_REG_0;
4333                 else
4334                         load_reg = insn->src_reg;
4335
4336                 /* check and record load of old value */
4337                 err = check_reg_arg(env, load_reg, DST_OP);
4338                 if (err)
4339                         return err;
4340         } else {
4341                 /* This instruction accesses a memory location but doesn't
4342                  * actually load it into a register.
4343                  */
4344                 load_reg = -1;
4345         }
4346
4347         /* check whether we can read the memory */
4348         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4349                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_READ, load_reg, true);
4350         if (err)
4351                 return err;
4352
4353         /* check whether we can write into the same memory */
4354         err = check_mem_access(env, insn_idx, insn->dst_reg, insn->off,
4355                                BPF_SIZE(insn->code), BPF_WRITE, -1, true);
4356         if (err)
4357                 return err;
4358
4359         return 0;
4360 }
4361
4362 /* When register 'regno' is used to read the stack (either directly or through
4363  * a helper function) make sure that it's within stack boundary and, depending
4364  * on the access type, that all elements of the stack are initialized.
4365  *
4366  * 'off' includes 'regno->off', but not its dynamic part (if any).
4367  *
4368  * All registers that have been spilled on the stack in the slots within the
4369  * read offsets are marked as read.
4370  */
4371 static int check_stack_range_initialized(
4372                 struct bpf_verifier_env *env, int regno, int off,
4373                 int access_size, bool zero_size_allowed,
4374                 enum stack_access_src type, struct bpf_call_arg_meta *meta)
4375 {
4376         struct bpf_reg_state *reg = reg_state(env, regno);
4377         struct bpf_func_state *state = func(env, reg);
4378         int err, min_off, max_off, i, j, slot, spi;
4379         char *err_extra = type == ACCESS_HELPER ? " indirect" : "";
4380         enum bpf_access_type bounds_check_type;
4381         /* Some accesses can write anything into the stack, others are
4382          * read-only.
4383          */
4384         bool clobber = false;
4385
4386         if (access_size == 0 && !zero_size_allowed) {
4387                 verbose(env, "invalid zero-sized read\n");
4388                 return -EACCES;
4389         }
4390
4391         if (type == ACCESS_HELPER) {
4392                 /* The bounds checks for writes are more permissive than for
4393                  * reads. However, if raw_mode is not set, we'll do extra
4394                  * checks below.
4395                  */
4396                 bounds_check_type = BPF_WRITE;
4397                 clobber = true;
4398         } else {
4399                 bounds_check_type = BPF_READ;
4400         }
4401         err = check_stack_access_within_bounds(env, regno, off, access_size,
4402                                                type, bounds_check_type);
4403         if (err)
4404                 return err;
4405
4406
4407         if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4408                 min_off = max_off = reg->var_off.value + off;
4409         } else {
4410                 /* Variable offset is prohibited for unprivileged mode for
4411                  * simplicity since it requires corresponding support in
4412                  * Spectre masking for stack ALU.
4413                  * See also retrieve_ptr_limit().
4414                  */
4415                 if (!env->bypass_spec_v1) {
4416                         char tn_buf[48];
4417
4418                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4419                         verbose(env, "R%d%s variable offset stack access prohibited for !root, var_off=%s\n",
4420                                 regno, err_extra, tn_buf);
4421                         return -EACCES;
4422                 }
4423                 /* Only initialized buffer on stack is allowed to be accessed
4424                  * with variable offset. With uninitialized buffer it's hard to
4425                  * guarantee that whole memory is marked as initialized on
4426                  * helper return since specific bounds are unknown what may
4427                  * cause uninitialized stack leaking.
4428                  */
4429                 if (meta && meta->raw_mode)
4430                         meta = NULL;
4431
4432                 min_off = reg->smin_value + off;
4433                 max_off = reg->smax_value + off;
4434         }
4435
4436         if (meta && meta->raw_mode) {
4437                 meta->access_size = access_size;
4438                 meta->regno = regno;
4439                 return 0;
4440         }
4441
4442         for (i = min_off; i < max_off + access_size; i++) {
4443                 u8 *stype;
4444
4445                 slot = -i - 1;
4446                 spi = slot / BPF_REG_SIZE;
4447                 if (state->allocated_stack <= slot)
4448                         goto err;
4449                 stype = &state->stack[spi].slot_type[slot % BPF_REG_SIZE];
4450                 if (*stype == STACK_MISC)
4451                         goto mark;
4452                 if (*stype == STACK_ZERO) {
4453                         if (clobber) {
4454                                 /* helper can write anything into the stack */
4455                                 *stype = STACK_MISC;
4456                         }
4457                         goto mark;
4458                 }
4459
4460                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
4461                     state->stack[spi].spilled_ptr.type == PTR_TO_BTF_ID)
4462                         goto mark;
4463
4464                 if (state->stack[spi].slot_type[0] == STACK_SPILL &&
4465                     (state->stack[spi].spilled_ptr.type == SCALAR_VALUE ||
4466                      env->allow_ptr_leaks)) {
4467                         if (clobber) {
4468                                 __mark_reg_unknown(env, &state->stack[spi].spilled_ptr);
4469                                 for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
4470                                         state->stack[spi].slot_type[j] = STACK_MISC;
4471                         }
4472                         goto mark;
4473                 }
4474
4475 err:
4476                 if (tnum_is_const(reg->var_off)) {
4477                         verbose(env, "invalid%s read from stack R%d off %d+%d size %d\n",
4478                                 err_extra, regno, min_off, i - min_off, access_size);
4479                 } else {
4480                         char tn_buf[48];
4481
4482                         tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
4483                         verbose(env, "invalid%s read from stack R%d var_off %s+%d size %d\n",
4484                                 err_extra, regno, tn_buf, i - min_off, access_size);
4485                 }
4486                 return -EACCES;
4487 mark:
4488                 /* reading any byte out of 8-byte 'spill_slot' will cause
4489                  * the whole slot to be marked as 'read'
4490                  */
4491                 mark_reg_read(env, &state->stack[spi].spilled_ptr,
4492                               state->stack[spi].spilled_ptr.parent,
4493                               REG_LIVE_READ64);
4494         }
4495         return update_stack_depth(env, state, min_off);
4496 }
4497
4498 static int check_helper_mem_access(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4499                                    int access_size, bool zero_size_allowed,
4500                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
4501 {
4502         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4503
4504         switch (reg->type) {
4505         case PTR_TO_PACKET:
4506         case PTR_TO_PACKET_META:
4507                 return check_packet_access(env, regno, reg->off, access_size,
4508                                            zero_size_allowed);
4509         case PTR_TO_MAP_KEY:
4510                 return check_mem_region_access(env, regno, reg->off, access_size,
4511                                                reg->map_ptr->key_size, false);
4512         case PTR_TO_MAP_VALUE:
4513                 if (check_map_access_type(env, regno, reg->off, access_size,
4514                                           meta && meta->raw_mode ? BPF_WRITE :
4515                                           BPF_READ))
4516                         return -EACCES;
4517                 return check_map_access(env, regno, reg->off, access_size,
4518                                         zero_size_allowed);
4519         case PTR_TO_MEM:
4520                 return check_mem_region_access(env, regno, reg->off,
4521                                                access_size, reg->mem_size,
4522                                                zero_size_allowed);
4523         case PTR_TO_RDONLY_BUF:
4524                 if (meta && meta->raw_mode)
4525                         return -EACCES;
4526                 return check_buffer_access(env, reg, regno, reg->off,
4527                                            access_size, zero_size_allowed,
4528                                            "rdonly",
4529                                            &env->prog->aux->max_rdonly_access);
4530         case PTR_TO_RDWR_BUF:
4531                 return check_buffer_access(env, reg, regno, reg->off,
4532                                            access_size, zero_size_allowed,
4533                                            "rdwr",
4534                                            &env->prog->aux->max_rdwr_access);
4535         case PTR_TO_STACK:
4536                 return check_stack_range_initialized(
4537                                 env,
4538                                 regno, reg->off, access_size,
4539                                 zero_size_allowed, ACCESS_HELPER, meta);
4540         default: /* scalar_value or invalid ptr */
4541                 /* Allow zero-byte read from NULL, regardless of pointer type */
4542                 if (zero_size_allowed && access_size == 0 &&
4543                     register_is_null(reg))
4544                         return 0;
4545
4546                 verbose(env, "R%d type=%s expected=%s\n", regno,
4547                         reg_type_str[reg->type],
4548                         reg_type_str[PTR_TO_STACK]);
4549                 return -EACCES;
4550         }
4551 }
4552
4553 int check_mem_reg(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_reg_state *reg,
4554                    u32 regno, u32 mem_size)
4555 {
4556         if (register_is_null(reg))
4557                 return 0;
4558
4559         if (reg_type_may_be_null(reg->type)) {
4560                 /* Assuming that the register contains a value check if the memory
4561                  * access is safe. Temporarily save and restore the register's state as
4562                  * the conversion shouldn't be visible to a caller.
4563                  */
4564                 const struct bpf_reg_state saved_reg = *reg;
4565                 int rv;
4566
4567                 mark_ptr_not_null_reg(reg);
4568                 rv = check_helper_mem_access(env, regno, mem_size, true, NULL);
4569                 *reg = saved_reg;
4570                 return rv;
4571         }
4572
4573         return check_helper_mem_access(env, regno, mem_size, true, NULL);
4574 }
4575
4576 /* Implementation details:
4577  * bpf_map_lookup returns PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL
4578  * Two bpf_map_lookups (even with the same key) will have different reg->id.
4579  * For traditional PTR_TO_MAP_VALUE the verifier clears reg->id after
4580  * value_or_null->value transition, since the verifier only cares about
4581  * the range of access to valid map value pointer and doesn't care about actual
4582  * address of the map element.
4583  * For maps with 'struct bpf_spin_lock' inside map value the verifier keeps
4584  * reg->id > 0 after value_or_null->value transition. By doing so
4585  * two bpf_map_lookups will be considered two different pointers that
4586  * point to different bpf_spin_locks.
4587  * The verifier allows taking only one bpf_spin_lock at a time to avoid
4588  * dead-locks.
4589  * Since only one bpf_spin_lock is allowed the checks are simpler than
4590  * reg_is_refcounted() logic. The verifier needs to remember only
4591  * one spin_lock instead of array of acquired_refs.
4592  * cur_state->active_spin_lock remembers which map value element got locked
4593  * and clears it after bpf_spin_unlock.
4594  */
4595 static int process_spin_lock(struct bpf_verifier_env *env, int regno,
4596                              bool is_lock)
4597 {
4598         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4599         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
4600         bool is_const = tnum_is_const(reg->var_off);
4601         struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
4602         u64 val = reg->var_off.value;
4603
4604         if (!is_const) {
4605                 verbose(env,
4606                         "R%d doesn't have constant offset. bpf_spin_lock has to be at the constant offset\n",
4607                         regno);
4608                 return -EINVAL;
4609         }
4610         if (!map->btf) {
4611                 verbose(env,
4612                         "map '%s' has to have BTF in order to use bpf_spin_lock\n",
4613                         map->name);
4614                 return -EINVAL;
4615         }
4616         if (!map_value_has_spin_lock(map)) {
4617                 if (map->spin_lock_off == -E2BIG)
4618                         verbose(env,
4619                                 "map '%s' has more than one 'struct bpf_spin_lock'\n",
4620                                 map->name);
4621                 else if (map->spin_lock_off == -ENOENT)
4622                         verbose(env,
4623                                 "map '%s' doesn't have 'struct bpf_spin_lock'\n",
4624                                 map->name);
4625                 else
4626                         verbose(env,
4627                                 "map '%s' is not a struct type or bpf_spin_lock is mangled\n",
4628                                 map->name);
4629                 return -EINVAL;
4630         }
4631         if (map->spin_lock_off != val + reg->off) {
4632                 verbose(env, "off %lld doesn't point to 'struct bpf_spin_lock'\n",
4633                         val + reg->off);
4634                 return -EINVAL;
4635         }
4636         if (is_lock) {
4637                 if (cur->active_spin_lock) {
4638                         verbose(env,
4639                                 "Locking two bpf_spin_locks are not allowed\n");
4640                         return -EINVAL;
4641                 }
4642                 cur->active_spin_lock = reg->id;
4643         } else {
4644                 if (!cur->active_spin_lock) {
4645                         verbose(env, "bpf_spin_unlock without taking a lock\n");
4646                         return -EINVAL;
4647                 }
4648                 if (cur->active_spin_lock != reg->id) {
4649                         verbose(env, "bpf_spin_unlock of different lock\n");
4650                         return -EINVAL;
4651                 }
4652                 cur->active_spin_lock = 0;
4653         }
4654         return 0;
4655 }
4656
4657 static bool arg_type_is_mem_ptr(enum bpf_arg_type type)
4658 {
4659         return type == ARG_PTR_TO_MEM ||
4660                type == ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL ||
4661                type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM;
4662 }
4663
4664 static bool arg_type_is_mem_size(enum bpf_arg_type type)
4665 {
4666         return type == ARG_CONST_SIZE ||
4667                type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO;
4668 }
4669
4670 static bool arg_type_is_alloc_size(enum bpf_arg_type type)
4671 {
4672         return type == ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO;
4673 }
4674
4675 static bool arg_type_is_int_ptr(enum bpf_arg_type type)
4676 {
4677         return type == ARG_PTR_TO_INT ||
4678                type == ARG_PTR_TO_LONG;
4679 }
4680
4681 static int int_ptr_type_to_size(enum bpf_arg_type type)
4682 {
4683         if (type == ARG_PTR_TO_INT)
4684                 return sizeof(u32);
4685         else if (type == ARG_PTR_TO_LONG)
4686                 return sizeof(u64);
4687
4688         return -EINVAL;
4689 }
4690
4691 static int resolve_map_arg_type(struct bpf_verifier_env *env,
4692                                  const struct bpf_call_arg_meta *meta,
4693                                  enum bpf_arg_type *arg_type)
4694 {
4695         if (!meta->map_ptr) {
4696                 /* kernel subsystem misconfigured verifier */
4697                 verbose(env, "invalid map_ptr to access map->type\n");
4698                 return -EACCES;
4699         }
4700
4701         switch (meta->map_ptr->map_type) {
4702         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
4703         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
4704                 if (*arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE) {
4705                         *arg_type = ARG_PTR_TO_BTF_ID_SOCK_COMMON;
4706                 } else {
4707                         verbose(env, "invalid arg_type for sockmap/sockhash\n");
4708                         return -EINVAL;
4709                 }
4710                 break;
4711
4712         default:
4713                 break;
4714         }
4715         return 0;
4716 }
4717
4718 struct bpf_reg_types {
4719         const enum bpf_reg_type types[10];
4720         u32 *btf_id;
4721 };
4722
4723 static const struct bpf_reg_types map_key_value_types = {
4724         .types = {
4725                 PTR_TO_STACK,
4726                 PTR_TO_PACKET,
4727                 PTR_TO_PACKET_META,
4728                 PTR_TO_MAP_KEY,
4729                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4730         },
4731 };
4732
4733 static const struct bpf_reg_types sock_types = {
4734         .types = {
4735                 PTR_TO_SOCK_COMMON,
4736                 PTR_TO_SOCKET,
4737                 PTR_TO_TCP_SOCK,
4738                 PTR_TO_XDP_SOCK,
4739         },
4740 };
4741
4742 #ifdef CONFIG_NET
4743 static const struct bpf_reg_types btf_id_sock_common_types = {
4744         .types = {
4745                 PTR_TO_SOCK_COMMON,
4746                 PTR_TO_SOCKET,
4747                 PTR_TO_TCP_SOCK,
4748                 PTR_TO_XDP_SOCK,
4749                 PTR_TO_BTF_ID,
4750         },
4751         .btf_id = &btf_sock_ids[BTF_SOCK_TYPE_SOCK_COMMON],
4752 };
4753 #endif
4754
4755 static const struct bpf_reg_types mem_types = {
4756         .types = {
4757                 PTR_TO_STACK,
4758                 PTR_TO_PACKET,
4759                 PTR_TO_PACKET_META,
4760                 PTR_TO_MAP_KEY,
4761                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4762                 PTR_TO_MEM,
4763                 PTR_TO_RDONLY_BUF,
4764                 PTR_TO_RDWR_BUF,
4765         },
4766 };
4767
4768 static const struct bpf_reg_types int_ptr_types = {
4769         .types = {
4770                 PTR_TO_STACK,
4771                 PTR_TO_PACKET,
4772                 PTR_TO_PACKET_META,
4773                 PTR_TO_MAP_KEY,
4774                 PTR_TO_MAP_VALUE,
4775         },
4776 };
4777
4778 static const struct bpf_reg_types fullsock_types = { .types = { PTR_TO_SOCKET } };
4779 static const struct bpf_reg_types scalar_types = { .types = { SCALAR_VALUE } };
4780 static const struct bpf_reg_types context_types = { .types = { PTR_TO_CTX } };
4781 static const struct bpf_reg_types alloc_mem_types = { .types = { PTR_TO_MEM } };
4782 static const struct bpf_reg_types const_map_ptr_types = { .types = { CONST_PTR_TO_MAP } };
4783 static const struct bpf_reg_types btf_ptr_types = { .types = { PTR_TO_BTF_ID } };
4784 static const struct bpf_reg_types spin_lock_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4785 static const struct bpf_reg_types percpu_btf_ptr_types = { .types = { PTR_TO_PERCPU_BTF_ID } };
4786 static const struct bpf_reg_types func_ptr_types = { .types = { PTR_TO_FUNC } };
4787 static const struct bpf_reg_types stack_ptr_types = { .types = { PTR_TO_STACK } };
4788 static const struct bpf_reg_types const_str_ptr_types = { .types = { PTR_TO_MAP_VALUE } };
4789
4790 static const struct bpf_reg_types *compatible_reg_types[__BPF_ARG_TYPE_MAX] = {
4791         [ARG_PTR_TO_MAP_KEY]            = &map_key_value_types,
4792         [ARG_PTR_TO_MAP_VALUE]          = &map_key_value_types,
4793         [ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE]   = &map_key_value_types,
4794         [ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL]  = &map_key_value_types,
4795         [ARG_CONST_SIZE]                = &scalar_types,
4796         [ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO]        = &scalar_types,
4797         [ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO]  = &scalar_types,
4798         [ARG_CONST_MAP_PTR]             = &const_map_ptr_types,
4799         [ARG_PTR_TO_CTX]                = &context_types,
4800         [ARG_PTR_TO_CTX_OR_NULL]        = &context_types,
4801         [ARG_PTR_TO_SOCK_COMMON]        = &sock_types,
4802 #ifdef CONFIG_NET
4803         [ARG_PTR_TO_BTF_ID_SOCK_COMMON] = &btf_id_sock_common_types,
4804 #endif
4805         [ARG_PTR_TO_SOCKET]             = &fullsock_types,
4806         [ARG_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL]     = &fullsock_types,
4807         [ARG_PTR_TO_BTF_ID]             = &btf_ptr_types,
4808         [ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK]          = &spin_lock_types,
4809         [ARG_PTR_TO_MEM]                = &mem_types,
4810         [ARG_PTR_TO_MEM_OR_NULL]        = &mem_types,
4811         [ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM]         = &mem_types,
4812         [ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM]          = &alloc_mem_types,
4813         [ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL]  = &alloc_mem_types,
4814         [ARG_PTR_TO_INT]                = &int_ptr_types,
4815         [ARG_PTR_TO_LONG]               = &int_ptr_types,
4816         [ARG_PTR_TO_PERCPU_BTF_ID]      = &percpu_btf_ptr_types,
4817         [ARG_PTR_TO_FUNC]               = &func_ptr_types,
4818         [ARG_PTR_TO_STACK_OR_NULL]      = &stack_ptr_types,
4819         [ARG_PTR_TO_CONST_STR]          = &const_str_ptr_types,
4820 };
4821
4822 static int check_reg_type(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
4823                           enum bpf_arg_type arg_type,
4824                           const u32 *arg_btf_id)
4825 {
4826         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4827         enum bpf_reg_type expected, type = reg->type;
4828         const struct bpf_reg_types *compatible;
4829         int i, j;
4830
4831         compatible = compatible_reg_types[arg_type];
4832         if (!compatible) {
4833                 verbose(env, "verifier internal error: unsupported arg type %d\n", arg_type);
4834                 return -EFAULT;
4835         }
4836
4837         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(compatible->types); i++) {
4838                 expected = compatible->types[i];
4839                 if (expected == NOT_INIT)
4840                         break;
4841
4842                 if (type == expected)
4843                         goto found;
4844         }
4845
4846         verbose(env, "R%d type=%s expected=", regno, reg_type_str[type]);
4847         for (j = 0; j + 1 < i; j++)
4848                 verbose(env, "%s, ", reg_type_str[compatible->types[j]]);
4849         verbose(env, "%s\n", reg_type_str[compatible->types[j]]);
4850         return -EACCES;
4851
4852 found:
4853         if (type == PTR_TO_BTF_ID) {
4854                 if (!arg_btf_id) {
4855                         if (!compatible->btf_id) {
4856                                 verbose(env, "verifier internal error: missing arg compatible BTF ID\n");
4857                                 return -EFAULT;
4858                         }
4859                         arg_btf_id = compatible->btf_id;
4860                 }
4861
4862                 if (!btf_struct_ids_match(&env->log, reg->btf, reg->btf_id, reg->off,
4863                                           btf_vmlinux, *arg_btf_id)) {
4864                         verbose(env, "R%d is of type %s but %s is expected\n",
4865                                 regno, kernel_type_name(reg->btf, reg->btf_id),
4866                                 kernel_type_name(btf_vmlinux, *arg_btf_id));
4867                         return -EACCES;
4868                 }
4869
4870                 if (!tnum_is_const(reg->var_off) || reg->var_off.value) {
4871                         verbose(env, "R%d is a pointer to in-kernel struct with non-zero offset\n",
4872                                 regno);
4873                         return -EACCES;
4874                 }
4875         }
4876
4877         return 0;
4878 }
4879
4880 static int check_func_arg(struct bpf_verifier_env *env, u32 arg,
4881                           struct bpf_call_arg_meta *meta,
4882                           const struct bpf_func_proto *fn)
4883 {
4884         u32 regno = BPF_REG_1 + arg;
4885         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg = &regs[regno];
4886         enum bpf_arg_type arg_type = fn->arg_type[arg];
4887         enum bpf_reg_type type = reg->type;
4888         int err = 0;
4889
4890         if (arg_type == ARG_DONTCARE)
4891                 return 0;
4892
4893         err = check_reg_arg(env, regno, SRC_OP);
4894         if (err)
4895                 return err;
4896
4897         if (arg_type == ARG_ANYTHING) {
4898                 if (is_pointer_value(env, regno)) {
4899                         verbose(env, "R%d leaks addr into helper function\n",
4900                                 regno);
4901                         return -EACCES;
4902                 }
4903                 return 0;
4904         }
4905
4906         if (type_is_pkt_pointer(type) &&
4907             !may_access_direct_pkt_data(env, meta, BPF_READ)) {
4908                 verbose(env, "helper access to the packet is not allowed\n");
4909                 return -EACCES;
4910         }
4911
4912         if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
4913             arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE ||
4914             arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL) {
4915                 err = resolve_map_arg_type(env, meta, &arg_type);
4916                 if (err)
4917                         return err;
4918         }
4919
4920         if (register_is_null(reg) && arg_type_may_be_null(arg_type))
4921                 /* A NULL register has a SCALAR_VALUE type, so skip
4922                  * type checking.
4923                  */
4924                 goto skip_type_check;
4925
4926         err = check_reg_type(env, regno, arg_type, fn->arg_btf_id[arg]);
4927         if (err)
4928                 return err;
4929
4930         if (type == PTR_TO_CTX) {
4931                 err = check_ctx_reg(env, reg, regno);
4932                 if (err < 0)
4933                         return err;
4934         }
4935
4936 skip_type_check:
4937         if (reg->ref_obj_id) {
4938                 if (meta->ref_obj_id) {
4939                         verbose(env, "verifier internal error: more than one arg with ref_obj_id R%d %u %u\n",
4940                                 regno, reg->ref_obj_id,
4941                                 meta->ref_obj_id);
4942                         return -EFAULT;
4943                 }
4944                 meta->ref_obj_id = reg->ref_obj_id;
4945         }
4946
4947         if (arg_type == ARG_CONST_MAP_PTR) {
4948                 /* bpf_map_xxx(map_ptr) call: remember that map_ptr */
4949                 meta->map_ptr = reg->map_ptr;
4950         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_KEY) {
4951                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., key) call:
4952                  * check that [key, key + map->key_size) are within
4953                  * stack limits and initialized
4954                  */
4955                 if (!meta->map_ptr) {
4956                         /* in function declaration map_ptr must come before
4957                          * map_key, so that it's verified and known before
4958                          * we have to check map_key here. Otherwise it means
4959                          * that kernel subsystem misconfigured verifier
4960                          */
4961                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->key\n");
4962                         return -EACCES;
4963                 }
4964                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
4965                                               meta->map_ptr->key_size, false,
4966                                               NULL);
4967         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE ||
4968                    (arg_type == ARG_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL &&
4969                     !register_is_null(reg)) ||
4970                    arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE) {
4971                 /* bpf_map_xxx(..., map_ptr, ..., value) call:
4972                  * check [value, value + map->value_size) validity
4973                  */
4974                 if (!meta->map_ptr) {
4975                         /* kernel subsystem misconfigured verifier */
4976                         verbose(env, "invalid map_ptr to access map->value\n");
4977                         return -EACCES;
4978                 }
4979                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MAP_VALUE);
4980                 err = check_helper_mem_access(env, regno,
4981                                               meta->map_ptr->value_size, false,
4982                                               meta);
4983         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_PERCPU_BTF_ID) {
4984                 if (!reg->btf_id) {
4985                         verbose(env, "Helper has invalid btf_id in R%d\n", regno);
4986                         return -EACCES;
4987                 }
4988                 meta->ret_btf = reg->btf;
4989                 meta->ret_btf_id = reg->btf_id;
4990         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_SPIN_LOCK) {
4991                 if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_lock) {
4992                         if (process_spin_lock(env, regno, true))
4993                                 return -EACCES;
4994                 } else if (meta->func_id == BPF_FUNC_spin_unlock) {
4995                         if (process_spin_lock(env, regno, false))
4996                                 return -EACCES;
4997                 } else {
4998                         verbose(env, "verifier internal error\n");
4999                         return -EFAULT;
5000                 }
5001         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_FUNC) {
5002                 meta->subprogno = reg->subprogno;
5003         } else if (arg_type_is_mem_ptr(arg_type)) {
5004                 /* The access to this pointer is only checked when we hit the
5005                  * next is_mem_size argument below.
5006                  */
5007                 meta->raw_mode = (arg_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM);
5008         } else if (arg_type_is_mem_size(arg_type)) {
5009                 bool zero_size_allowed = (arg_type == ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO);
5010
5011                 /* This is used to refine r0 return value bounds for helpers
5012                  * that enforce this value as an upper bound on return values.
5013                  * See do_refine_retval_range() for helpers that can refine
5014                  * the return value. C type of helper is u32 so we pull register
5015                  * bound from umax_value however, if negative verifier errors
5016                  * out. Only upper bounds can be learned because retval is an
5017                  * int type and negative retvals are allowed.
5018                  */
5019                 meta->msize_max_value = reg->umax_value;
5020
5021                 /* The register is SCALAR_VALUE; the access check
5022                  * happens using its boundaries.
5023                  */
5024                 if (!tnum_is_const(reg->var_off))
5025                         /* For unprivileged variable accesses, disable raw
5026                          * mode so that the program is required to
5027                          * initialize all the memory that the helper could
5028                          * just partially fill up.
5029                          */
5030                         meta = NULL;
5031
5032                 if (reg->smin_value < 0) {
5033                         verbose(env, "R%d min value is negative, either use unsigned or 'var &= const'\n",
5034                                 regno);
5035                         return -EACCES;
5036                 }
5037
5038                 if (reg->umin_value == 0) {
5039                         err = check_helper_mem_access(env, regno - 1, 0,
5040                                                       zero_size_allowed,
5041                                                       meta);
5042                         if (err)
5043                                 return err;
5044                 }
5045
5046                 if (reg->umax_value >= BPF_MAX_VAR_SIZ) {
5047                         verbose(env, "R%d unbounded memory access, use 'var &= const' or 'if (var < const)'\n",
5048                                 regno);
5049                         return -EACCES;
5050                 }
5051                 err = check_helper_mem_access(env, regno - 1,
5052                                               reg->umax_value,
5053                                               zero_size_allowed, meta);
5054                 if (!err)
5055                         err = mark_chain_precision(env, regno);
5056         } else if (arg_type_is_alloc_size(arg_type)) {
5057                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
5058                         verbose(env, "R%d is not a known constant'\n",
5059                                 regno);
5060                         return -EACCES;
5061                 }
5062                 meta->mem_size = reg->var_off.value;
5063         } else if (arg_type_is_int_ptr(arg_type)) {
5064                 int size = int_ptr_type_to_size(arg_type);
5065
5066                 err = check_helper_mem_access(env, regno, size, false, meta);
5067                 if (err)
5068                         return err;
5069                 err = check_ptr_alignment(env, reg, 0, size, true);
5070         } else if (arg_type == ARG_PTR_TO_CONST_STR) {
5071                 struct bpf_map *map = reg->map_ptr;
5072                 int map_off;
5073                 u64 map_addr;
5074                 char *str_ptr;
5075
5076                 if (!bpf_map_is_rdonly(map)) {
5077                         verbose(env, "R%d does not point to a readonly map'\n", regno);
5078                         return -EACCES;
5079                 }
5080
5081                 if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
5082                         verbose(env, "R%d is not a constant address'\n", regno);
5083                         return -EACCES;
5084                 }
5085
5086                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
5087                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
5088                         return -EACCES;
5089                 }
5090
5091                 err = check_map_access(env, regno, reg->off,
5092                                        map->value_size - reg->off, false);
5093                 if (err)
5094                         return err;
5095
5096                 map_off = reg->off + reg->var_off.value;
5097                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &map_addr, map_off);
5098                 if (err) {
5099                         verbose(env, "direct value access on string failed\n");
5100                         return err;
5101                 }
5102
5103                 str_ptr = (char *)(long)(map_addr);
5104                 if (!strnchr(str_ptr + map_off, map->value_size - map_off, 0)) {
5105                         verbose(env, "string is not zero-terminated\n");
5106                         return -EINVAL;
5107                 }
5108         }
5109
5110         return err;
5111 }
5112
5113 static bool may_update_sockmap(struct bpf_verifier_env *env, int func_id)
5114 {
5115         enum bpf_attach_type eatype = env->prog->expected_attach_type;
5116         enum bpf_prog_type type = resolve_prog_type(env->prog);
5117
5118         if (func_id != BPF_FUNC_map_update_elem)
5119                 return false;
5120
5121         /* It's not possible to get access to a locked struct sock in these
5122          * contexts, so updating is safe.
5123          */
5124         switch (type) {
5125         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
5126                 if (eatype == BPF_TRACE_ITER)
5127                         return true;
5128                 break;
5129         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
5130         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
5131         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
5132         case BPF_PROG_TYPE_XDP:
5133         case BPF_PROG_TYPE_SK_REUSEPORT:
5134         case BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR:
5135         case BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP:
5136                 return true;
5137         default:
5138                 break;
5139         }
5140
5141         verbose(env, "cannot update sockmap in this context\n");
5142         return false;
5143 }
5144
5145 static bool allow_tail_call_in_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
5146 {
5147         return env->prog->jit_requested && IS_ENABLED(CONFIG_X86_64);
5148 }
5149
5150 static int check_map_func_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
5151                                         struct bpf_map *map, int func_id)
5152 {
5153         if (!map)
5154                 return 0;
5155
5156         /* We need a two way check, first is from map perspective ... */
5157         switch (map->map_type) {
5158         case BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY:
5159                 if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
5160                         goto error;
5161                 break;
5162         case BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY:
5163                 if (func_id != BPF_FUNC_perf_event_read &&
5164                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_output &&
5165                     func_id != BPF_FUNC_skb_output &&
5166                     func_id != BPF_FUNC_perf_event_read_value &&
5167                     func_id != BPF_FUNC_xdp_output)
5168                         goto error;
5169                 break;
5170         case BPF_MAP_TYPE_RINGBUF:
5171                 if (func_id != BPF_FUNC_ringbuf_output &&
5172                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_reserve &&
5173                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_submit &&
5174                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_discard &&
5175                     func_id != BPF_FUNC_ringbuf_query)
5176                         goto error;
5177                 break;
5178         case BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE:
5179                 if (func_id != BPF_FUNC_get_stackid)
5180                         goto error;
5181                 break;
5182         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY:
5183                 if (func_id != BPF_FUNC_skb_under_cgroup &&
5184                     func_id != BPF_FUNC_current_task_under_cgroup)
5185                         goto error;
5186                 break;
5187         case BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE:
5188         case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE:
5189                 if (func_id != BPF_FUNC_get_local_storage)
5190                         goto error;
5191                 break;
5192         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP:
5193         case BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH:
5194                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
5195                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5196                         goto error;
5197                 break;
5198         /* Restrict bpf side of cpumap and xskmap, open when use-cases
5199          * appear.
5200          */
5201         case BPF_MAP_TYPE_CPUMAP:
5202                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
5203                         goto error;
5204                 break;
5205         case BPF_MAP_TYPE_XSKMAP:
5206                 if (func_id != BPF_FUNC_redirect_map &&
5207                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5208                         goto error;
5209                 break;
5210         case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
5211         case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
5212                 if (func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem)
5213                         goto error;
5214                 break;
5215         case BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP:
5216                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_map &&
5217                     func_id != BPF_FUNC_sock_map_update &&
5218                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5219                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_map &&
5220                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport &&
5221                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5222                     !may_update_sockmap(env, func_id))
5223                         goto error;
5224                 break;
5225         case BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH:
5226                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_redirect_hash &&
5227                     func_id != BPF_FUNC_sock_hash_update &&
5228                     func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5229                     func_id != BPF_FUNC_msg_redirect_hash &&
5230                     func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport &&
5231                     func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5232                     !may_update_sockmap(env, func_id))
5233                         goto error;
5234                 break;
5235         case BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY:
5236                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_select_reuseport)
5237                         goto error;
5238                 break;
5239         case BPF_MAP_TYPE_QUEUE:
5240         case BPF_MAP_TYPE_STACK:
5241                 if (func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
5242                     func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
5243                     func_id != BPF_FUNC_map_push_elem)
5244                         goto error;
5245                 break;
5246         case BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE:
5247                 if (func_id != BPF_FUNC_sk_storage_get &&
5248                     func_id != BPF_FUNC_sk_storage_delete)
5249                         goto error;
5250                 break;
5251         case BPF_MAP_TYPE_INODE_STORAGE:
5252                 if (func_id != BPF_FUNC_inode_storage_get &&
5253                     func_id != BPF_FUNC_inode_storage_delete)
5254                         goto error;
5255                 break;
5256         case BPF_MAP_TYPE_TASK_STORAGE:
5257                 if (func_id != BPF_FUNC_task_storage_get &&
5258                     func_id != BPF_FUNC_task_storage_delete)
5259                         goto error;
5260                 break;
5261         default:
5262                 break;
5263         }
5264
5265         /* ... and second from the function itself. */
5266         switch (func_id) {
5267         case BPF_FUNC_tail_call:
5268                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY)
5269                         goto error;
5270                 if (env->subprog_cnt > 1 && !allow_tail_call_in_subprogs(env)) {
5271                         verbose(env, "tail_calls are not allowed in non-JITed programs with bpf-to-bpf calls\n");
5272                         return -EINVAL;
5273                 }
5274                 break;
5275         case BPF_FUNC_perf_event_read:
5276         case BPF_FUNC_perf_event_output:
5277         case BPF_FUNC_perf_event_read_value:
5278         case BPF_FUNC_skb_output:
5279         case BPF_FUNC_xdp_output:
5280                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY)
5281                         goto error;
5282                 break;
5283         case BPF_FUNC_get_stackid:
5284                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK_TRACE)
5285                         goto error;
5286                 break;
5287         case BPF_FUNC_current_task_under_cgroup:
5288         case BPF_FUNC_skb_under_cgroup:
5289                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY)
5290                         goto error;
5291                 break;
5292         case BPF_FUNC_redirect_map:
5293                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP &&
5294                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH &&
5295                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
5296                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_XSKMAP)
5297                         goto error;
5298                 break;
5299         case BPF_FUNC_sk_redirect_map:
5300         case BPF_FUNC_msg_redirect_map:
5301         case BPF_FUNC_sock_map_update:
5302                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP)
5303                         goto error;
5304                 break;
5305         case BPF_FUNC_sk_redirect_hash:
5306         case BPF_FUNC_msg_redirect_hash:
5307         case BPF_FUNC_sock_hash_update:
5308                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
5309                         goto error;
5310                 break;
5311         case BPF_FUNC_get_local_storage:
5312                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE &&
5313                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE)
5314                         goto error;
5315                 break;
5316         case BPF_FUNC_sk_select_reuseport:
5317                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_REUSEPORT_SOCKARRAY &&
5318                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKMAP &&
5319                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SOCKHASH)
5320                         goto error;
5321                 break;
5322         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
5323         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
5324         case BPF_FUNC_map_push_elem:
5325                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_QUEUE &&
5326                     map->map_type != BPF_MAP_TYPE_STACK)
5327                         goto error;
5328                 break;
5329         case BPF_FUNC_sk_storage_get:
5330         case BPF_FUNC_sk_storage_delete:
5331                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE)
5332                         goto error;
5333                 break;
5334         case BPF_FUNC_inode_storage_get:
5335         case BPF_FUNC_inode_storage_delete:
5336                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_INODE_STORAGE)
5337                         goto error;
5338                 break;
5339         case BPF_FUNC_task_storage_get:
5340         case BPF_FUNC_task_storage_delete:
5341                 if (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_TASK_STORAGE)
5342                         goto error;
5343                 break;
5344         default:
5345                 break;
5346         }
5347
5348         return 0;
5349 error:
5350         verbose(env, "cannot pass map_type %d into func %s#%d\n",
5351                 map->map_type, func_id_name(func_id), func_id);
5352         return -EINVAL;
5353 }
5354
5355 static bool check_raw_mode_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5356 {
5357         int count = 0;
5358
5359         if (fn->arg1_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5360                 count++;
5361         if (fn->arg2_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5362                 count++;
5363         if (fn->arg3_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5364                 count++;
5365         if (fn->arg4_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5366                 count++;
5367         if (fn->arg5_type == ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM)
5368                 count++;
5369
5370         /* We only support one arg being in raw mode at the moment,
5371          * which is sufficient for the helper functions we have
5372          * right now.
5373          */
5374         return count <= 1;
5375 }
5376
5377 static bool check_args_pair_invalid(enum bpf_arg_type arg_curr,
5378                                     enum bpf_arg_type arg_next)
5379 {
5380         return (arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
5381                 !arg_type_is_mem_size(arg_next)) ||
5382                (!arg_type_is_mem_ptr(arg_curr) &&
5383                 arg_type_is_mem_size(arg_next));
5384 }
5385
5386 static bool check_arg_pair_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5387 {
5388         /* bpf_xxx(..., buf, len) call will access 'len'
5389          * bytes from memory 'buf'. Both arg types need
5390          * to be paired, so make sure there's no buggy
5391          * helper function specification.
5392          */
5393         if (arg_type_is_mem_size(fn->arg1_type) ||
5394             arg_type_is_mem_ptr(fn->arg5_type)  ||
5395             check_args_pair_invalid(fn->arg1_type, fn->arg2_type) ||
5396             check_args_pair_invalid(fn->arg2_type, fn->arg3_type) ||
5397             check_args_pair_invalid(fn->arg3_type, fn->arg4_type) ||
5398             check_args_pair_invalid(fn->arg4_type, fn->arg5_type))
5399                 return false;
5400
5401         return true;
5402 }
5403
5404 static bool check_refcount_ok(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
5405 {
5406         int count = 0;
5407
5408         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg1_type))
5409                 count++;
5410         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg2_type))
5411                 count++;
5412         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg3_type))
5413                 count++;
5414         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg4_type))
5415                 count++;
5416         if (arg_type_may_be_refcounted(fn->arg5_type))
5417                 count++;
5418
5419         /* A reference acquiring function cannot acquire
5420          * another refcounted ptr.
5421          */
5422         if (may_be_acquire_function(func_id) && count)
5423                 return false;
5424
5425         /* We only support one arg being unreferenced at the moment,
5426          * which is sufficient for the helper functions we have right now.
5427          */
5428         return count <= 1;
5429 }
5430
5431 static bool check_btf_id_ok(const struct bpf_func_proto *fn)
5432 {
5433         int i;
5434
5435         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fn->arg_type); i++) {
5436                 if (fn->arg_type[i] == ARG_PTR_TO_BTF_ID && !fn->arg_btf_id[i])
5437                         return false;
5438
5439                 if (fn->arg_type[i] != ARG_PTR_TO_BTF_ID && fn->arg_btf_id[i])
5440                         return false;
5441         }
5442
5443         return true;
5444 }
5445
5446 static int check_func_proto(const struct bpf_func_proto *fn, int func_id)
5447 {
5448         return check_raw_mode_ok(fn) &&
5449                check_arg_pair_ok(fn) &&
5450                check_btf_id_ok(fn) &&
5451                check_refcount_ok(fn, func_id) ? 0 : -EINVAL;
5452 }
5453
5454 /* Packet data might have moved, any old PTR_TO_PACKET[_META,_END]
5455  * are now invalid, so turn them into unknown SCALAR_VALUE.
5456  */
5457 static void __clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env,
5458                                      struct bpf_func_state *state)
5459 {
5460         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
5461         int i;
5462
5463         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5464                 if (reg_is_pkt_pointer_any(&regs[i]))
5465                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
5466
5467         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5468                 if (!reg)
5469                         continue;
5470                 if (reg_is_pkt_pointer_any(reg))
5471                         __mark_reg_unknown(env, reg);
5472         }
5473 }
5474
5475 static void clear_all_pkt_pointers(struct bpf_verifier_env *env)
5476 {
5477         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5478         int i;
5479
5480         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5481                 __clear_all_pkt_pointers(env, vstate->frame[i]);
5482 }
5483
5484 enum {
5485         AT_PKT_END = -1,
5486         BEYOND_PKT_END = -2,
5487 };
5488
5489 static void mark_pkt_end(struct bpf_verifier_state *vstate, int regn, bool range_open)
5490 {
5491         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
5492         struct bpf_reg_state *reg = &state->regs[regn];
5493
5494         if (reg->type != PTR_TO_PACKET)
5495                 /* PTR_TO_PACKET_META is not supported yet */
5496                 return;
5497
5498         /* The 'reg' is pkt > pkt_end or pkt >= pkt_end.
5499          * How far beyond pkt_end it goes is unknown.
5500          * if (!range_open) it's the case of pkt >= pkt_end
5501          * if (range_open) it's the case of pkt > pkt_end
5502          * hence this pointer is at least 1 byte bigger than pkt_end
5503          */
5504         if (range_open)
5505                 reg->range = BEYOND_PKT_END;
5506         else
5507                 reg->range = AT_PKT_END;
5508 }
5509
5510 static void release_reg_references(struct bpf_verifier_env *env,
5511                                    struct bpf_func_state *state,
5512                                    int ref_obj_id)
5513 {
5514         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *reg;
5515         int i;
5516
5517         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
5518                 if (regs[i].ref_obj_id == ref_obj_id)
5519                         mark_reg_unknown(env, regs, i);
5520
5521         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
5522                 if (!reg)
5523                         continue;
5524                 if (reg->ref_obj_id == ref_obj_id)
5525                         __mark_reg_unknown(env, reg);
5526         }
5527 }
5528
5529 /* The pointer with the specified id has released its reference to kernel
5530  * resources. Identify all copies of the same pointer and clear the reference.
5531  */
5532 static int release_reference(struct bpf_verifier_env *env,
5533                              int ref_obj_id)
5534 {
5535         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
5536         int err;
5537         int i;
5538
5539         err = release_reference_state(cur_func(env), ref_obj_id);
5540         if (err)
5541                 return err;
5542
5543         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
5544                 release_reg_references(env, vstate->frame[i], ref_obj_id);
5545
5546         return 0;
5547 }
5548
5549 static void clear_caller_saved_regs(struct bpf_verifier_env *env,
5550                                     struct bpf_reg_state *regs)
5551 {
5552         int i;
5553
5554         /* after the call registers r0 - r5 were scratched */
5555         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
5556                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
5557                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
5558         }
5559 }
5560
5561 typedef int (*set_callee_state_fn)(struct bpf_verifier_env *env,
5562                                    struct bpf_func_state *caller,
5563                                    struct bpf_func_state *callee,
5564                                    int insn_idx);
5565
5566 static int __check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5567                              int *insn_idx, int subprog,
5568                              set_callee_state_fn set_callee_state_cb)
5569 {
5570         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
5571         struct bpf_func_info_aux *func_info_aux;
5572         struct bpf_func_state *caller, *callee;
5573         int err;
5574         bool is_global = false;
5575
5576         if (state->curframe + 1 >= MAX_CALL_FRAMES) {
5577                 verbose(env, "the call stack of %d frames is too deep\n",
5578                         state->curframe + 2);
5579                 return -E2BIG;
5580         }
5581
5582         caller = state->frame[state->curframe];
5583         if (state->frame[state->curframe + 1]) {
5584                 verbose(env, "verifier bug. Frame %d already allocated\n",
5585                         state->curframe + 1);
5586                 return -EFAULT;
5587         }
5588
5589         func_info_aux = env->prog->aux->func_info_aux;
5590         if (func_info_aux)
5591                 is_global = func_info_aux[subprog].linkage == BTF_FUNC_GLOBAL;
5592         err = btf_check_subprog_arg_match(env, subprog, caller->regs);
5593         if (err == -EFAULT)
5594                 return err;
5595         if (is_global) {
5596                 if (err) {
5597                         verbose(env, "Caller passes invalid args into func#%d\n",
5598                                 subprog);
5599                         return err;
5600                 } else {
5601                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
5602                                 verbose(env,
5603                                         "Func#%d is global and valid. Skipping.\n",
5604                                         subprog);
5605                         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5606
5607                         /* All global functions return a 64-bit SCALAR_VALUE */
5608                         mark_reg_unknown(env, caller->regs, BPF_REG_0);
5609                         caller->regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
5610
5611                         /* continue with next insn after call */
5612                         return 0;
5613                 }
5614         }
5615
5616         callee = kzalloc(sizeof(*callee), GFP_KERNEL);
5617         if (!callee)
5618                 return -ENOMEM;
5619         state->frame[state->curframe + 1] = callee;
5620
5621         /* callee cannot access r0, r6 - r9 for reading and has to write
5622          * into its own stack before reading from it.
5623          * callee can read/write into caller's stack
5624          */
5625         init_func_state(env, callee,
5626                         /* remember the callsite, it will be used by bpf_exit */
5627                         *insn_idx /* callsite */,
5628                         state->curframe + 1 /* frameno within this callchain */,
5629                         subprog /* subprog number within this prog */);
5630
5631         /* Transfer references to the callee */
5632         err = transfer_reference_state(callee, caller);
5633         if (err)
5634                 return err;
5635
5636         err = set_callee_state_cb(env, caller, callee, *insn_idx);
5637         if (err)
5638                 return err;
5639
5640         clear_caller_saved_regs(env, caller->regs);
5641
5642         /* only increment it after check_reg_arg() finished */
5643         state->curframe++;
5644
5645         /* and go analyze first insn of the callee */
5646         *insn_idx = env->subprog_info[subprog].start - 1;
5647
5648         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
5649                 verbose(env, "caller:\n");
5650                 print_verifier_state(env, caller);
5651                 verbose(env, "callee:\n");
5652                 print_verifier_state(env, callee);
5653         }
5654         return 0;
5655 }
5656
5657 int map_set_for_each_callback_args(struct bpf_verifier_env *env,
5658                                    struct bpf_func_state *caller,
5659                                    struct bpf_func_state *callee)
5660 {
5661         /* bpf_for_each_map_elem(struct bpf_map *map, void *callback_fn,
5662          *      void *callback_ctx, u64 flags);
5663          * callback_fn(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
5664          *      void *callback_ctx);
5665          */
5666         callee->regs[BPF_REG_1] = caller->regs[BPF_REG_1];
5667
5668         callee->regs[BPF_REG_2].type = PTR_TO_MAP_KEY;
5669         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_2]);
5670         callee->regs[BPF_REG_2].map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5671
5672         callee->regs[BPF_REG_3].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
5673         __mark_reg_known_zero(&callee->regs[BPF_REG_3]);
5674         callee->regs[BPF_REG_3].map_ptr = caller->regs[BPF_REG_1].map_ptr;
5675
5676         /* pointer to stack or null */
5677         callee->regs[BPF_REG_4] = caller->regs[BPF_REG_3];
5678
5679         /* unused */
5680         __mark_reg_not_init(env, &callee->regs[BPF_REG_5]);
5681         return 0;
5682 }
5683
5684 static int set_callee_state(struct bpf_verifier_env *env,
5685                             struct bpf_func_state *caller,
5686                             struct bpf_func_state *callee, int insn_idx)
5687 {
5688         int i;
5689
5690         /* copy r1 - r5 args that callee can access.  The copy includes parent
5691          * pointers, which connects us up to the liveness chain
5692          */
5693         for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++)
5694                 callee->regs[i] = caller->regs[i];
5695         return 0;
5696 }
5697
5698 static int check_func_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5699                            int *insn_idx)
5700 {
5701         int subprog, target_insn;
5702
5703         target_insn = *insn_idx + insn->imm + 1;
5704         subprog = find_subprog(env, target_insn);
5705         if (subprog < 0) {
5706                 verbose(env, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
5707                         target_insn);
5708                 return -EFAULT;
5709         }
5710
5711         return __check_func_call(env, insn, insn_idx, subprog, set_callee_state);
5712 }
5713
5714 static int set_map_elem_callback_state(struct bpf_verifier_env *env,
5715                                        struct bpf_func_state *caller,
5716                                        struct bpf_func_state *callee,
5717                                        int insn_idx)
5718 {
5719         struct bpf_insn_aux_data *insn_aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5720         struct bpf_map *map;
5721         int err;
5722
5723         if (bpf_map_ptr_poisoned(insn_aux)) {
5724                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
5725                 return -EINVAL;
5726         }
5727
5728         map = BPF_MAP_PTR(insn_aux->map_ptr_state);
5729         if (!map->ops->map_set_for_each_callback_args ||
5730             !map->ops->map_for_each_callback) {
5731                 verbose(env, "callback function not allowed for map\n");
5732                 return -ENOTSUPP;
5733         }
5734
5735         err = map->ops->map_set_for_each_callback_args(env, caller, callee);
5736         if (err)
5737                 return err;
5738
5739         callee->in_callback_fn = true;
5740         return 0;
5741 }
5742
5743 static int prepare_func_exit(struct bpf_verifier_env *env, int *insn_idx)
5744 {
5745         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
5746         struct bpf_func_state *caller, *callee;
5747         struct bpf_reg_state *r0;
5748         int err;
5749
5750         callee = state->frame[state->curframe];
5751         r0 = &callee->regs[BPF_REG_0];
5752         if (r0->type == PTR_TO_STACK) {
5753                 /* technically it's ok to return caller's stack pointer
5754                  * (or caller's caller's pointer) back to the caller,
5755                  * since these pointers are valid. Only current stack
5756                  * pointer will be invalid as soon as function exits,
5757                  * but let's be conservative
5758                  */
5759                 verbose(env, "cannot return stack pointer to the caller\n");
5760                 return -EINVAL;
5761         }
5762
5763         state->curframe--;
5764         caller = state->frame[state->curframe];
5765         if (callee->in_callback_fn) {
5766                 /* enforce R0 return value range [0, 1]. */
5767                 struct tnum range = tnum_range(0, 1);
5768
5769                 if (r0->type != SCALAR_VALUE) {
5770                         verbose(env, "R0 not a scalar value\n");
5771                         return -EACCES;
5772                 }
5773                 if (!tnum_in(range, r0->var_off)) {
5774                         verbose_invalid_scalar(env, r0, &range, "callback return", "R0");
5775                         return -EINVAL;
5776                 }
5777         } else {
5778                 /* return to the caller whatever r0 had in the callee */
5779                 caller->regs[BPF_REG_0] = *r0;
5780         }
5781
5782         /* Transfer references to the caller */
5783         err = transfer_reference_state(caller, callee);
5784         if (err)
5785                 return err;
5786
5787         *insn_idx = callee->callsite + 1;
5788         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
5789                 verbose(env, "returning from callee:\n");
5790                 print_verifier_state(env, callee);
5791                 verbose(env, "to caller at %d:\n", *insn_idx);
5792                 print_verifier_state(env, caller);
5793         }
5794         /* clear everything in the callee */
5795         free_func_state(callee);
5796         state->frame[state->curframe + 1] = NULL;
5797         return 0;
5798 }
5799
5800 static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
5801                                    int func_id,
5802                                    struct bpf_call_arg_meta *meta)
5803 {
5804         struct bpf_reg_state *ret_reg = &regs[BPF_REG_0];
5805
5806         if (ret_type != RET_INTEGER ||
5807             (func_id != BPF_FUNC_get_stack &&
5808              func_id != BPF_FUNC_get_task_stack &&
5809              func_id != BPF_FUNC_probe_read_str &&
5810              func_id != BPF_FUNC_probe_read_kernel_str &&
5811              func_id != BPF_FUNC_probe_read_user_str))
5812                 return;
5813
5814         ret_reg->smax_value = meta->msize_max_value;
5815         ret_reg->s32_max_value = meta->msize_max_value;
5816         ret_reg->smin_value = -MAX_ERRNO;
5817         ret_reg->s32_min_value = -MAX_ERRNO;
5818         __reg_deduce_bounds(ret_reg);
5819         __reg_bound_offset(ret_reg);
5820         __update_reg_bounds(ret_reg);
5821 }
5822
5823 static int
5824 record_func_map(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
5825                 int func_id, int insn_idx)
5826 {
5827         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5828         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
5829
5830         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call &&
5831             func_id != BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
5832             func_id != BPF_FUNC_map_update_elem &&
5833             func_id != BPF_FUNC_map_delete_elem &&
5834             func_id != BPF_FUNC_map_push_elem &&
5835             func_id != BPF_FUNC_map_pop_elem &&
5836             func_id != BPF_FUNC_map_peek_elem &&
5837             func_id != BPF_FUNC_for_each_map_elem &&
5838             func_id != BPF_FUNC_redirect_map)
5839                 return 0;
5840
5841         if (map == NULL) {
5842                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
5843                 return -EINVAL;
5844         }
5845
5846         /* In case of read-only, some additional restrictions
5847          * need to be applied in order to prevent altering the
5848          * state of the map from program side.
5849          */
5850         if ((map->map_flags & BPF_F_RDONLY_PROG) &&
5851             (func_id == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
5852              func_id == BPF_FUNC_map_update_elem ||
5853              func_id == BPF_FUNC_map_push_elem ||
5854              func_id == BPF_FUNC_map_pop_elem)) {
5855                 verbose(env, "write into map forbidden\n");
5856                 return -EACCES;
5857         }
5858
5859         if (!BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state))
5860                 bpf_map_ptr_store(aux, meta->map_ptr,
5861                                   !meta->map_ptr->bypass_spec_v1);
5862         else if (BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state) != meta->map_ptr)
5863                 bpf_map_ptr_store(aux, BPF_MAP_PTR_POISON,
5864                                   !meta->map_ptr->bypass_spec_v1);
5865         return 0;
5866 }
5867
5868 static int
5869 record_func_key(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_call_arg_meta *meta,
5870                 int func_id, int insn_idx)
5871 {
5872         struct bpf_insn_aux_data *aux = &env->insn_aux_data[insn_idx];
5873         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env), *reg;
5874         struct bpf_map *map = meta->map_ptr;
5875         struct tnum range;
5876         u64 val;
5877         int err;
5878
5879         if (func_id != BPF_FUNC_tail_call)
5880                 return 0;
5881         if (!map || map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PROG_ARRAY) {
5882                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
5883                 return -EINVAL;
5884         }
5885
5886         range = tnum_range(0, map->max_entries - 1);
5887         reg = &regs[BPF_REG_3];
5888
5889         if (!register_is_const(reg) || !tnum_in(range, reg->var_off)) {
5890                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
5891                 return 0;
5892         }
5893
5894         err = mark_chain_precision(env, BPF_REG_3);
5895         if (err)
5896                 return err;
5897
5898         val = reg->var_off.value;
5899         if (bpf_map_key_unseen(aux))
5900                 bpf_map_key_store(aux, val);
5901         else if (!bpf_map_key_poisoned(aux) &&
5902                   bpf_map_key_immediate(aux) != val)
5903                 bpf_map_key_store(aux, BPF_MAP_KEY_POISON);
5904         return 0;
5905 }
5906
5907 static int check_reference_leak(struct bpf_verifier_env *env)
5908 {
5909         struct bpf_func_state *state = cur_func(env);
5910         int i;
5911
5912         for (i = 0; i < state->acquired_refs; i++) {
5913                 verbose(env, "Unreleased reference id=%d alloc_insn=%d\n",
5914                         state->refs[i].id, state->refs[i].insn_idx);
5915         }
5916         return state->acquired_refs ? -EINVAL : 0;
5917 }
5918
5919 static int check_bpf_snprintf_call(struct bpf_verifier_env *env,
5920                                    struct bpf_reg_state *regs)
5921 {
5922         struct bpf_reg_state *fmt_reg = &regs[BPF_REG_3];
5923         struct bpf_reg_state *data_len_reg = &regs[BPF_REG_5];
5924         struct bpf_map *fmt_map = fmt_reg->map_ptr;
5925         int err, fmt_map_off, num_args;
5926         u64 fmt_addr;
5927         char *fmt;
5928
5929         /* data must be an array of u64 */
5930         if (data_len_reg->var_off.value % 8)
5931                 return -EINVAL;
5932         num_args = data_len_reg->var_off.value / 8;
5933
5934         /* fmt being ARG_PTR_TO_CONST_STR guarantees that var_off is const
5935          * and map_direct_value_addr is set.
5936          */
5937         fmt_map_off = fmt_reg->off + fmt_reg->var_off.value;
5938         err = fmt_map->ops->map_direct_value_addr(fmt_map, &fmt_addr,
5939                                                   fmt_map_off);
5940         if (err) {
5941                 verbose(env, "verifier bug\n");
5942                 return -EFAULT;
5943         }
5944         fmt = (char *)(long)fmt_addr + fmt_map_off;
5945
5946         /* We are also guaranteed that fmt+fmt_map_off is NULL terminated, we
5947          * can focus on validating the format specifiers.
5948          */
5949         err = bpf_bprintf_prepare(fmt, UINT_MAX, NULL, NULL, num_args);
5950         if (err < 0)
5951                 verbose(env, "Invalid format string\n");
5952
5953         return err;
5954 }
5955
5956 static int check_helper_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn,
5957                              int *insn_idx_p)
5958 {
5959         const struct bpf_func_proto *fn = NULL;
5960         struct bpf_reg_state *regs;
5961         struct bpf_call_arg_meta meta;
5962         int insn_idx = *insn_idx_p;
5963         bool changes_data;
5964         int i, err, func_id;
5965
5966         /* find function prototype */
5967         func_id = insn->imm;
5968         if (func_id < 0 || func_id >= __BPF_FUNC_MAX_ID) {
5969                 verbose(env, "invalid func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
5970                         func_id);
5971                 return -EINVAL;
5972         }
5973
5974         if (env->ops->get_func_proto)
5975                 fn = env->ops->get_func_proto(func_id, env->prog);
5976         if (!fn) {
5977                 verbose(env, "unknown func %s#%d\n", func_id_name(func_id),
5978                         func_id);
5979                 return -EINVAL;
5980         }
5981
5982         /* eBPF programs must be GPL compatible to use GPL-ed functions */
5983         if (!env->prog->gpl_compatible && fn->gpl_only) {
5984                 verbose(env, "cannot call GPL-restricted function from non-GPL compatible program\n");
5985                 return -EINVAL;
5986         }
5987
5988         if (fn->allowed && !fn->allowed(env->prog)) {
5989                 verbose(env, "helper call is not allowed in probe\n");
5990                 return -EINVAL;
5991         }
5992
5993         /* With LD_ABS/IND some JITs save/restore skb from r1. */
5994         changes_data = bpf_helper_changes_pkt_data(fn->func);
5995         if (changes_data && fn->arg1_type != ARG_PTR_TO_CTX) {
5996                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d: r1 != ctx\n",
5997                         func_id_name(func_id), func_id);
5998                 return -EINVAL;
5999         }
6000
6001         memset(&meta, 0, sizeof(meta));
6002         meta.pkt_access = fn->pkt_access;
6003
6004         err = check_func_proto(fn, func_id);
6005         if (err) {
6006                 verbose(env, "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
6007                         func_id_name(func_id), func_id);
6008                 return err;
6009         }
6010
6011         meta.func_id = func_id;
6012         /* check args */
6013         for (i = 0; i < MAX_BPF_FUNC_REG_ARGS; i++) {
6014                 err = check_func_arg(env, i, &meta, fn);
6015                 if (err)
6016                         return err;
6017         }
6018
6019         err = record_func_map(env, &meta, func_id, insn_idx);
6020         if (err)
6021                 return err;
6022
6023         err = record_func_key(env, &meta, func_id, insn_idx);
6024         if (err)
6025                 return err;
6026
6027         /* Mark slots with STACK_MISC in case of raw mode, stack offset
6028          * is inferred from register state.
6029          */
6030         for (i = 0; i < meta.access_size; i++) {
6031                 err = check_mem_access(env, insn_idx, meta.regno, i, BPF_B,
6032                                        BPF_WRITE, -1, false);
6033                 if (err)
6034                         return err;
6035         }
6036
6037         if (func_id == BPF_FUNC_tail_call) {
6038                 err = check_reference_leak(env);
6039                 if (err) {
6040                         verbose(env, "tail_call would lead to reference leak\n");
6041                         return err;
6042                 }
6043         } else if (is_release_function(func_id)) {
6044                 err = release_reference(env, meta.ref_obj_id);
6045                 if (err) {
6046                         verbose(env, "func %s#%d reference has not been acquired before\n",
6047                                 func_id_name(func_id), func_id);
6048                         return err;
6049                 }
6050         }
6051
6052         regs = cur_regs(env);
6053
6054         /* check that flags argument in get_local_storage(map, flags) is 0,
6055          * this is required because get_local_storage() can't return an error.
6056          */
6057         if (func_id == BPF_FUNC_get_local_storage &&
6058             !register_is_null(&regs[BPF_REG_2])) {
6059                 verbose(env, "get_local_storage() doesn't support non-zero flags\n");
6060                 return -EINVAL;
6061         }
6062
6063         if (func_id == BPF_FUNC_for_each_map_elem) {
6064                 err = __check_func_call(env, insn, insn_idx_p, meta.subprogno,
6065                                         set_map_elem_callback_state);
6066                 if (err < 0)
6067                         return -EINVAL;
6068         }
6069
6070         if (func_id == BPF_FUNC_snprintf) {
6071                 err = check_bpf_snprintf_call(env, regs);
6072                 if (err < 0)
6073                         return err;
6074         }
6075
6076         /* reset caller saved regs */
6077         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
6078                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6079                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
6080         }
6081
6082         /* helper call returns 64-bit value. */
6083         regs[BPF_REG_0].subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
6084
6085         /* update return register (already marked as written above) */
6086         if (fn->ret_type == RET_INTEGER) {
6087                 /* sets type to SCALAR_VALUE */
6088                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6089         } else if (fn->ret_type == RET_VOID) {
6090                 regs[BPF_REG_0].type = NOT_INIT;
6091         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL ||
6092                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
6093                 /* There is no offset yet applied, variable or fixed */
6094                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6095                 /* remember map_ptr, so that check_map_access()
6096                  * can check 'value_size' boundary of memory access
6097                  * to map element returned from bpf_map_lookup_elem()
6098                  */
6099                 if (meta.map_ptr == NULL) {
6100                         verbose(env,
6101                                 "kernel subsystem misconfigured verifier\n");
6102                         return -EINVAL;
6103                 }
6104                 regs[BPF_REG_0].map_ptr = meta.map_ptr;
6105                 if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MAP_VALUE) {
6106                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE;
6107                         if (map_value_has_spin_lock(meta.map_ptr))
6108                                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
6109                 } else {
6110                         regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL;
6111                 }
6112         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCKET_OR_NULL) {
6113                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6114                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCKET_OR_NULL;
6115         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL) {
6116                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6117                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL;
6118         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL) {
6119                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6120                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL;
6121         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL) {
6122                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6123                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_MEM_OR_NULL;
6124                 regs[BPF_REG_0].mem_size = meta.mem_size;
6125         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID_OR_NULL ||
6126                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID) {
6127                 const struct btf_type *t;
6128
6129                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6130                 t = btf_type_skip_modifiers(meta.ret_btf, meta.ret_btf_id, NULL);
6131                 if (!btf_type_is_struct(t)) {
6132                         u32 tsize;
6133                         const struct btf_type *ret;
6134                         const char *tname;
6135
6136                         /* resolve the type size of ksym. */
6137                         ret = btf_resolve_size(meta.ret_btf, t, &tsize);
6138                         if (IS_ERR(ret)) {
6139                                 tname = btf_name_by_offset(meta.ret_btf, t->name_off);
6140                                 verbose(env, "unable to resolve the size of type '%s': %ld\n",
6141                                         tname, PTR_ERR(ret));
6142                                 return -EINVAL;
6143                         }
6144                         regs[BPF_REG_0].type =
6145                                 fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID ?
6146                                 PTR_TO_MEM : PTR_TO_MEM_OR_NULL;
6147                         regs[BPF_REG_0].mem_size = tsize;
6148                 } else {
6149                         regs[BPF_REG_0].type =
6150                                 fn->ret_type == RET_PTR_TO_MEM_OR_BTF_ID ?
6151                                 PTR_TO_BTF_ID : PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL;
6152                         regs[BPF_REG_0].btf = meta.ret_btf;
6153                         regs[BPF_REG_0].btf_id = meta.ret_btf_id;
6154                 }
6155         } else if (fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL ||
6156                    fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID) {
6157                 int ret_btf_id;
6158
6159                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6160                 regs[BPF_REG_0].type = fn->ret_type == RET_PTR_TO_BTF_ID ?
6161                                                      PTR_TO_BTF_ID :
6162                                                      PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL;
6163                 ret_btf_id = *fn->ret_btf_id;
6164                 if (ret_btf_id == 0) {
6165                         verbose(env, "invalid return type %d of func %s#%d\n",
6166                                 fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
6167                         return -EINVAL;
6168                 }
6169                 /* current BPF helper definitions are only coming from
6170                  * built-in code with type IDs from  vmlinux BTF
6171                  */
6172                 regs[BPF_REG_0].btf = btf_vmlinux;
6173                 regs[BPF_REG_0].btf_id = ret_btf_id;
6174         } else {
6175                 verbose(env, "unknown return type %d of func %s#%d\n",
6176                         fn->ret_type, func_id_name(func_id), func_id);
6177                 return -EINVAL;
6178         }
6179
6180         if (reg_type_may_be_null(regs[BPF_REG_0].type))
6181                 regs[BPF_REG_0].id = ++env->id_gen;
6182
6183         if (is_ptr_cast_function(func_id)) {
6184                 /* For release_reference() */
6185                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = meta.ref_obj_id;
6186         } else if (is_acquire_function(func_id, meta.map_ptr)) {
6187                 int id = acquire_reference_state(env, insn_idx);
6188
6189                 if (id < 0)
6190                         return id;
6191                 /* For mark_ptr_or_null_reg() */
6192                 regs[BPF_REG_0].id = id;
6193                 /* For release_reference() */
6194                 regs[BPF_REG_0].ref_obj_id = id;
6195         }
6196
6197         do_refine_retval_range(regs, fn->ret_type, func_id, &meta);
6198
6199         err = check_map_func_compatibility(env, meta.map_ptr, func_id);
6200         if (err)
6201                 return err;
6202
6203         if ((func_id == BPF_FUNC_get_stack ||
6204              func_id == BPF_FUNC_get_task_stack) &&
6205             !env->prog->has_callchain_buf) {
6206                 const char *err_str;
6207
6208 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
6209                 err = get_callchain_buffers(sysctl_perf_event_max_stack);
6210                 err_str = "cannot get callchain buffer for func %s#%d\n";
6211 #else
6212                 err = -ENOTSUPP;
6213                 err_str = "func %s#%d not supported without CONFIG_PERF_EVENTS\n";
6214 #endif
6215                 if (err) {
6216                         verbose(env, err_str, func_id_name(func_id), func_id);
6217                         return err;
6218                 }
6219
6220                 env->prog->has_callchain_buf = true;
6221         }
6222
6223         if (func_id == BPF_FUNC_get_stackid || func_id == BPF_FUNC_get_stack)
6224                 env->prog->call_get_stack = true;
6225
6226         if (changes_data)
6227                 clear_all_pkt_pointers(env);
6228         return 0;
6229 }
6230
6231 /* mark_btf_func_reg_size() is used when the reg size is determined by
6232  * the BTF func_proto's return value size and argument.
6233  */
6234 static void mark_btf_func_reg_size(struct bpf_verifier_env *env, u32 regno,
6235                                    size_t reg_size)
6236 {
6237         struct bpf_reg_state *reg = &cur_regs(env)[regno];
6238
6239         if (regno == BPF_REG_0) {
6240                 /* Function return value */
6241                 reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
6242                 reg->subreg_def = reg_size == sizeof(u64) ?
6243                         DEF_NOT_SUBREG : env->insn_idx + 1;
6244         } else {
6245                 /* Function argument */
6246                 if (reg_size == sizeof(u64)) {
6247                         mark_insn_zext(env, reg);
6248                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ64);
6249                 } else {
6250                         mark_reg_read(env, reg, reg->parent, REG_LIVE_READ32);
6251                 }
6252         }
6253 }
6254
6255 static int check_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
6256 {
6257         const struct btf_type *t, *func, *func_proto, *ptr_type;
6258         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
6259         const char *func_name, *ptr_type_name;
6260         u32 i, nargs, func_id, ptr_type_id;
6261         const struct btf_param *args;
6262         int err;
6263
6264         func_id = insn->imm;
6265         func = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func_id);
6266         func_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, func->name_off);
6267         func_proto = btf_type_by_id(btf_vmlinux, func->type);
6268
6269         if (!env->ops->check_kfunc_call ||
6270             !env->ops->check_kfunc_call(func_id)) {
6271                 verbose(env, "calling kernel function %s is not allowed\n",
6272                         func_name);
6273                 return -EACCES;
6274         }
6275
6276         /* Check the arguments */
6277         err = btf_check_kfunc_arg_match(env, btf_vmlinux, func_id, regs);
6278         if (err)
6279                 return err;
6280
6281         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++)
6282                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
6283
6284         /* Check return type */
6285         t = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, func_proto->type, NULL);
6286         if (btf_type_is_scalar(t)) {
6287                 mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
6288                 mark_btf_func_reg_size(env, BPF_REG_0, t->size);
6289         } else if (btf_type_is_ptr(t)) {
6290                 ptr_type = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, t->type,
6291                                                    &ptr_type_id);
6292                 if (!btf_type_is_struct(ptr_type)) {
6293                         ptr_type_name = btf_name_by_offset(btf_vmlinux,
6294                                                            ptr_type->name_off);
6295                         verbose(env, "kernel function %s returns pointer type %s %s is not supported\n",
6296                                 func_name, btf_type_str(ptr_type),
6297                                 ptr_type_name);
6298                         return -EINVAL;
6299                 }
6300                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_0);
6301                 regs[BPF_REG_0].btf = btf_vmlinux;
6302                 regs[BPF_REG_0].type = PTR_TO_BTF_ID;
6303                 regs[BPF_REG_0].btf_id = ptr_type_id;
6304                 mark_btf_func_reg_size(env, BPF_REG_0, sizeof(void *));
6305         } /* else { add_kfunc_call() ensures it is btf_type_is_void(t) } */
6306
6307         nargs = btf_type_vlen(func_proto);
6308         args = (const struct btf_param *)(func_proto + 1);
6309         for (i = 0; i < nargs; i++) {
6310                 u32 regno = i + 1;
6311
6312                 t = btf_type_skip_modifiers(btf_vmlinux, args[i].type, NULL);
6313                 if (btf_type_is_ptr(t))
6314                         mark_btf_func_reg_size(env, regno, sizeof(void *));
6315                 else
6316                         /* scalar. ensured by btf_check_kfunc_arg_match() */
6317                         mark_btf_func_reg_size(env, regno, t->size);
6318         }
6319
6320         return 0;
6321 }
6322
6323 static bool signed_add_overflows(s64 a, s64 b)
6324 {
6325         /* Do the add in u64, where overflow is well-defined */
6326         s64 res = (s64)((u64)a + (u64)b);
6327
6328         if (b < 0)
6329                 return res > a;
6330         return res < a;
6331 }
6332
6333 static bool signed_add32_overflows(s32 a, s32 b)
6334 {
6335         /* Do the add in u32, where overflow is well-defined */
6336         s32 res = (s32)((u32)a + (u32)b);
6337
6338         if (b < 0)
6339                 return res > a;
6340         return res < a;
6341 }
6342
6343 static bool signed_sub_overflows(s64 a, s64 b)
6344 {
6345         /* Do the sub in u64, where overflow is well-defined */
6346         s64 res = (s64)((u64)a - (u64)b);
6347
6348         if (b < 0)
6349                 return res < a;
6350         return res > a;
6351 }
6352
6353 static bool signed_sub32_overflows(s32 a, s32 b)
6354 {
6355         /* Do the sub in u32, where overflow is well-defined */
6356         s32 res = (s32)((u32)a - (u32)b);
6357
6358         if (b < 0)
6359                 return res < a;
6360         return res > a;
6361 }
6362
6363 static bool check_reg_sane_offset(struct bpf_verifier_env *env,
6364                                   const struct bpf_reg_state *reg,
6365                                   enum bpf_reg_type type)
6366 {
6367         bool known = tnum_is_const(reg->var_off);
6368         s64 val = reg->var_off.value;
6369         s64 smin = reg->smin_value;
6370
6371         if (known && (val >= BPF_MAX_VAR_OFF || val <= -BPF_MAX_VAR_OFF)) {
6372                 verbose(env, "math between %s pointer and %lld is not allowed\n",
6373                         reg_type_str[type], val);
6374                 return false;
6375         }
6376
6377         if (reg->off >= BPF_MAX_VAR_OFF || reg->off <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
6378                 verbose(env, "%s pointer offset %d is not allowed\n",
6379                         reg_type_str[type], reg->off);
6380                 return false;
6381         }
6382
6383         if (smin == S64_MIN) {
6384                 verbose(env, "math between %s pointer and register with unbounded min value is not allowed\n",
6385                         reg_type_str[type]);
6386                 return false;
6387         }
6388
6389         if (smin >= BPF_MAX_VAR_OFF || smin <= -BPF_MAX_VAR_OFF) {
6390                 verbose(env, "value %lld makes %s pointer be out of bounds\n",
6391                         smin, reg_type_str[type]);
6392                 return false;
6393         }
6394
6395         return true;
6396 }
6397
6398 static struct bpf_insn_aux_data *cur_aux(struct bpf_verifier_env *env)
6399 {
6400         return &env->insn_aux_data[env->insn_idx];
6401 }
6402
6403 enum {
6404         REASON_BOUNDS   = -1,
6405         REASON_TYPE     = -2,
6406         REASON_PATHS    = -3,
6407         REASON_LIMIT    = -4,
6408         REASON_STACK    = -5,
6409 };
6410
6411 static int retrieve_ptr_limit(const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6412                               const struct bpf_reg_state *off_reg,
6413                               u32 *alu_limit, u8 opcode)
6414 {
6415         bool off_is_neg = off_reg->smin_value < 0;
6416         bool mask_to_left = (opcode == BPF_ADD &&  off_is_neg) ||
6417                             (opcode == BPF_SUB && !off_is_neg);
6418         u32 max = 0, ptr_limit = 0;
6419
6420         if (!tnum_is_const(off_reg->var_off) &&
6421             (off_reg->smin_value < 0) != (off_reg->smax_value < 0))
6422                 return REASON_BOUNDS;
6423
6424         switch (ptr_reg->type) {
6425         case PTR_TO_STACK:
6426                 /* Offset 0 is out-of-bounds, but acceptable start for the
6427                  * left direction, see BPF_REG_FP. Also, unknown scalar
6428                  * offset where we would need to deal with min/max bounds is
6429                  * currently prohibited for unprivileged.
6430                  */
6431                 max = MAX_BPF_STACK + mask_to_left;
6432                 ptr_limit = -(ptr_reg->var_off.value + ptr_reg->off);
6433                 break;
6434         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6435                 max = ptr_reg->map_ptr->value_size;
6436                 ptr_limit = (mask_to_left ?
6437                              ptr_reg->smin_value :
6438                              ptr_reg->umax_value) + ptr_reg->off;
6439                 break;
6440         default:
6441                 return REASON_TYPE;
6442         }
6443
6444         if (ptr_limit >= max)
6445                 return REASON_LIMIT;
6446         *alu_limit = ptr_limit;
6447         return 0;
6448 }
6449
6450 static bool can_skip_alu_sanitation(const struct bpf_verifier_env *env,
6451                                     const struct bpf_insn *insn)
6452 {
6453         return env->bypass_spec_v1 || BPF_SRC(insn->code) == BPF_K;
6454 }
6455
6456 static int update_alu_sanitation_state(struct bpf_insn_aux_data *aux,
6457                                        u32 alu_state, u32 alu_limit)
6458 {
6459         /* If we arrived here from different branches with different
6460          * state or limits to sanitize, then this won't work.
6461          */
6462         if (aux->alu_state &&
6463             (aux->alu_state != alu_state ||
6464              aux->alu_limit != alu_limit))
6465                 return REASON_PATHS;
6466
6467         /* Corresponding fixup done in do_misc_fixups(). */
6468         aux->alu_state = alu_state;
6469         aux->alu_limit = alu_limit;
6470         return 0;
6471 }
6472
6473 static int sanitize_val_alu(struct bpf_verifier_env *env,
6474                             struct bpf_insn *insn)
6475 {
6476         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
6477
6478         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
6479                 return 0;
6480
6481         return update_alu_sanitation_state(aux, BPF_ALU_NON_POINTER, 0);
6482 }
6483
6484 static bool sanitize_needed(u8 opcode)
6485 {
6486         return opcode == BPF_ADD || opcode == BPF_SUB;
6487 }
6488
6489 static int sanitize_ptr_alu(struct bpf_verifier_env *env,
6490                             struct bpf_insn *insn,
6491                             const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6492                             const struct bpf_reg_state *off_reg,
6493                             struct bpf_reg_state *dst_reg,
6494                             struct bpf_insn_aux_data *tmp_aux,
6495                             const bool commit_window)
6496 {
6497         struct bpf_insn_aux_data *aux = commit_window ? cur_aux(env) : tmp_aux;
6498         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6499         bool off_is_neg = off_reg->smin_value < 0;
6500         bool ptr_is_dst_reg = ptr_reg == dst_reg;
6501         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6502         u32 alu_state, alu_limit;
6503         struct bpf_reg_state tmp;
6504         bool ret;
6505         int err;
6506
6507         if (can_skip_alu_sanitation(env, insn))
6508                 return 0;
6509
6510         /* We already marked aux for masking from non-speculative
6511          * paths, thus we got here in the first place. We only care
6512          * to explore bad access from here.
6513          */
6514         if (vstate->speculative)
6515                 goto do_sim;
6516
6517         err = retrieve_ptr_limit(ptr_reg, off_reg, &alu_limit, opcode);
6518         if (err < 0)
6519                 return err;
6520
6521         if (commit_window) {
6522                 /* In commit phase we narrow the masking window based on
6523                  * the observed pointer move after the simulated operation.
6524                  */
6525                 alu_state = tmp_aux->alu_state;
6526                 alu_limit = abs(tmp_aux->alu_limit - alu_limit);
6527         } else {
6528                 alu_state  = off_is_neg ? BPF_ALU_NEG_VALUE : 0;
6529                 alu_state |= ptr_is_dst_reg ?
6530                              BPF_ALU_SANITIZE_SRC : BPF_ALU_SANITIZE_DST;
6531         }
6532
6533         err = update_alu_sanitation_state(aux, alu_state, alu_limit);
6534         if (err < 0)
6535                 return err;
6536 do_sim:
6537         /* If we're in commit phase, we're done here given we already
6538          * pushed the truncated dst_reg into the speculative verification
6539          * stack.
6540          */
6541         if (commit_window)
6542                 return 0;
6543
6544         /* Simulate and find potential out-of-bounds access under
6545          * speculative execution from truncation as a result of
6546          * masking when off was not within expected range. If off
6547          * sits in dst, then we temporarily need to move ptr there
6548          * to simulate dst (== 0) +/-= ptr. Needed, for example,
6549          * for cases where we use K-based arithmetic in one direction
6550          * and truncated reg-based in the other in order to explore
6551          * bad access.
6552          */
6553         if (!ptr_is_dst_reg) {
6554                 tmp = *dst_reg;
6555                 *dst_reg = *ptr_reg;
6556         }
6557         ret = push_stack(env, env->insn_idx + 1, env->insn_idx, true);
6558         if (!ptr_is_dst_reg && ret)
6559                 *dst_reg = tmp;
6560         return !ret ? REASON_STACK : 0;
6561 }
6562
6563 static int sanitize_err(struct bpf_verifier_env *env,
6564                         const struct bpf_insn *insn, int reason,
6565                         const struct bpf_reg_state *off_reg,
6566                         const struct bpf_reg_state *dst_reg)
6567 {
6568         static const char *err = "pointer arithmetic with it prohibited for !root";
6569         const char *op = BPF_OP(insn->code) == BPF_ADD ? "add" : "sub";
6570         u32 dst = insn->dst_reg, src = insn->src_reg;
6571
6572         switch (reason) {
6573         case REASON_BOUNDS:
6574                 verbose(env, "R%d has unknown scalar with mixed signed bounds, %s\n",
6575                         off_reg == dst_reg ? dst : src, err);
6576                 break;
6577         case REASON_TYPE:
6578                 verbose(env, "R%d has pointer with unsupported alu operation, %s\n",
6579                         off_reg == dst_reg ? src : dst, err);
6580                 break;
6581         case REASON_PATHS:
6582                 verbose(env, "R%d tried to %s from different maps, paths or scalars, %s\n",
6583                         dst, op, err);
6584                 break;
6585         case REASON_LIMIT:
6586                 verbose(env, "R%d tried to %s beyond pointer bounds, %s\n",
6587                         dst, op, err);
6588                 break;
6589         case REASON_STACK:
6590                 verbose(env, "R%d could not be pushed for speculative verification, %s\n",
6591                         dst, err);
6592                 break;
6593         default:
6594                 verbose(env, "verifier internal error: unknown reason (%d)\n",
6595                         reason);
6596                 break;
6597         }
6598
6599         return -EACCES;
6600 }
6601
6602 /* check that stack access falls within stack limits and that 'reg' doesn't
6603  * have a variable offset.
6604  *
6605  * Variable offset is prohibited for unprivileged mode for simplicity since it
6606  * requires corresponding support in Spectre masking for stack ALU.  See also
6607  * retrieve_ptr_limit().
6608  *
6609  *
6610  * 'off' includes 'reg->off'.
6611  */
6612 static int check_stack_access_for_ptr_arithmetic(
6613                                 struct bpf_verifier_env *env,
6614                                 int regno,
6615                                 const struct bpf_reg_state *reg,
6616                                 int off)
6617 {
6618         if (!tnum_is_const(reg->var_off)) {
6619                 char tn_buf[48];
6620
6621                 tnum_strn(tn_buf, sizeof(tn_buf), reg->var_off);
6622                 verbose(env, "R%d variable stack access prohibited for !root, var_off=%s off=%d\n",
6623                         regno, tn_buf, off);
6624                 return -EACCES;
6625         }
6626
6627         if (off >= 0 || off < -MAX_BPF_STACK) {
6628                 verbose(env, "R%d stack pointer arithmetic goes out of range, "
6629                         "prohibited for !root; off=%d\n", regno, off);
6630                 return -EACCES;
6631         }
6632
6633         return 0;
6634 }
6635
6636 static int sanitize_check_bounds(struct bpf_verifier_env *env,
6637                                  const struct bpf_insn *insn,
6638                                  const struct bpf_reg_state *dst_reg)
6639 {
6640         u32 dst = insn->dst_reg;
6641
6642         /* For unprivileged we require that resulting offset must be in bounds
6643          * in order to be able to sanitize access later on.
6644          */
6645         if (env->bypass_spec_v1)
6646                 return 0;
6647
6648         switch (dst_reg->type) {
6649         case PTR_TO_STACK:
6650                 if (check_stack_access_for_ptr_arithmetic(env, dst, dst_reg,
6651                                         dst_reg->off + dst_reg->var_off.value))
6652                         return -EACCES;
6653                 break;
6654         case PTR_TO_MAP_VALUE:
6655                 if (check_map_access(env, dst, dst_reg->off, 1, false)) {
6656                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic of map value goes out of range, "
6657                                 "prohibited for !root\n", dst);
6658                         return -EACCES;
6659                 }
6660                 break;
6661         default:
6662                 break;
6663         }
6664
6665         return 0;
6666 }
6667
6668 /* Handles arithmetic on a pointer and a scalar: computes new min/max and var_off.
6669  * Caller should also handle BPF_MOV case separately.
6670  * If we return -EACCES, caller may want to try again treating pointer as a
6671  * scalar.  So we only emit a diagnostic if !env->allow_ptr_leaks.
6672  */
6673 static int adjust_ptr_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
6674                                    struct bpf_insn *insn,
6675                                    const struct bpf_reg_state *ptr_reg,
6676                                    const struct bpf_reg_state *off_reg)
6677 {
6678         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
6679         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
6680         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg;
6681         bool known = tnum_is_const(off_reg->var_off);
6682         s64 smin_val = off_reg->smin_value, smax_val = off_reg->smax_value,
6683             smin_ptr = ptr_reg->smin_value, smax_ptr = ptr_reg->smax_value;
6684         u64 umin_val = off_reg->umin_value, umax_val = off_reg->umax_value,
6685             umin_ptr = ptr_reg->umin_value, umax_ptr = ptr_reg->umax_value;
6686         struct bpf_insn_aux_data tmp_aux = {};
6687         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
6688         u32 dst = insn->dst_reg;
6689         int ret;
6690
6691         dst_reg = &regs[dst];
6692
6693         if ((known && (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
6694             smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
6695                 /* Taint dst register if offset had invalid bounds derived from
6696                  * e.g. dead branches.
6697                  */
6698                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
6699                 return 0;
6700         }
6701
6702         if (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64) {
6703                 /* 32-bit ALU ops on pointers produce (meaningless) scalars */
6704                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
6705                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
6706                         return 0;
6707                 }
6708
6709                 verbose(env,
6710                         "R%d 32-bit pointer arithmetic prohibited\n",
6711                         dst);
6712                 return -EACCES;
6713         }
6714
6715         switch (ptr_reg->type) {
6716         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
6717                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited, null-check it first\n",
6718                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
6719                 return -EACCES;
6720         case CONST_PTR_TO_MAP:
6721                 /* smin_val represents the known value */
6722                 if (known && smin_val == 0 && opcode == BPF_ADD)
6723                         break;
6724                 fallthrough;
6725         case PTR_TO_PACKET_END:
6726         case PTR_TO_SOCKET:
6727         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
6728         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
6729         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
6730         case PTR_TO_TCP_SOCK:
6731         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
6732         case PTR_TO_XDP_SOCK:
6733                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic on %s prohibited\n",
6734                         dst, reg_type_str[ptr_reg->type]);
6735                 return -EACCES;
6736         default:
6737                 break;
6738         }
6739
6740         /* In case of 'scalar += pointer', dst_reg inherits pointer type and id.
6741          * The id may be overwritten later if we create a new variable offset.
6742          */
6743         dst_reg->type = ptr_reg->type;
6744         dst_reg->id = ptr_reg->id;
6745
6746         if (!check_reg_sane_offset(env, off_reg, ptr_reg->type) ||
6747             !check_reg_sane_offset(env, ptr_reg, ptr_reg->type))
6748                 return -EINVAL;
6749
6750         /* pointer types do not carry 32-bit bounds at the moment. */
6751         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
6752
6753         if (sanitize_needed(opcode)) {
6754                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, ptr_reg, off_reg, dst_reg,
6755                                        &tmp_aux, false);
6756                 if (ret < 0)
6757                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
6758         }
6759
6760         switch (opcode) {
6761         case BPF_ADD:
6762                 /* We can take a fixed offset as long as it doesn't overflow
6763                  * the s32 'off' field
6764                  */
6765                 if (known && (ptr_reg->off + smin_val ==
6766                               (s64)(s32)(ptr_reg->off + smin_val))) {
6767                         /* pointer += K.  Accumulate it into fixed offset */
6768                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
6769                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
6770                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
6771                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
6772                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
6773                         dst_reg->off = ptr_reg->off + smin_val;
6774                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6775                         break;
6776                 }
6777                 /* A new variable offset is created.  Note that off_reg->off
6778                  * == 0, since it's a scalar.
6779                  * dst_reg gets the pointer type and since some positive
6780                  * integer value was added to the pointer, give it a new 'id'
6781                  * if it's a PTR_TO_PACKET.
6782                  * this creates a new 'base' pointer, off_reg (variable) gets
6783                  * added into the variable offset, and we copy the fixed offset
6784                  * from ptr_reg.
6785                  */
6786                 if (signed_add_overflows(smin_ptr, smin_val) ||
6787                     signed_add_overflows(smax_ptr, smax_val)) {
6788                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6789                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6790                 } else {
6791                         dst_reg->smin_value = smin_ptr + smin_val;
6792                         dst_reg->smax_value = smax_ptr + smax_val;
6793                 }
6794                 if (umin_ptr + umin_val < umin_ptr ||
6795                     umax_ptr + umax_val < umax_ptr) {
6796                         dst_reg->umin_value = 0;
6797                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6798                 } else {
6799                         dst_reg->umin_value = umin_ptr + umin_val;
6800                         dst_reg->umax_value = umax_ptr + umax_val;
6801                 }
6802                 dst_reg->var_off = tnum_add(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
6803                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
6804                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6805                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
6806                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
6807                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
6808                         memset(&dst_reg->raw, 0, sizeof(dst_reg->raw));
6809                 }
6810                 break;
6811         case BPF_SUB:
6812                 if (dst_reg == off_reg) {
6813                         /* scalar -= pointer.  Creates an unknown scalar */
6814                         verbose(env, "R%d tried to subtract pointer from scalar\n",
6815                                 dst);
6816                         return -EACCES;
6817                 }
6818                 /* We don't allow subtraction from FP, because (according to
6819                  * test_verifier.c test "invalid fp arithmetic", JITs might not
6820                  * be able to deal with it.
6821                  */
6822                 if (ptr_reg->type == PTR_TO_STACK) {
6823                         verbose(env, "R%d subtraction from stack pointer prohibited\n",
6824                                 dst);
6825                         return -EACCES;
6826                 }
6827                 if (known && (ptr_reg->off - smin_val ==
6828                               (s64)(s32)(ptr_reg->off - smin_val))) {
6829                         /* pointer -= K.  Subtract it from fixed offset */
6830                         dst_reg->smin_value = smin_ptr;
6831                         dst_reg->smax_value = smax_ptr;
6832                         dst_reg->umin_value = umin_ptr;
6833                         dst_reg->umax_value = umax_ptr;
6834                         dst_reg->var_off = ptr_reg->var_off;
6835                         dst_reg->id = ptr_reg->id;
6836                         dst_reg->off = ptr_reg->off - smin_val;
6837                         dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6838                         break;
6839                 }
6840                 /* A new variable offset is created.  If the subtrahend is known
6841                  * nonnegative, then any reg->range we had before is still good.
6842                  */
6843                 if (signed_sub_overflows(smin_ptr, smax_val) ||
6844                     signed_sub_overflows(smax_ptr, smin_val)) {
6845                         /* Overflow possible, we know nothing */
6846                         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6847                         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6848                 } else {
6849                         dst_reg->smin_value = smin_ptr - smax_val;
6850                         dst_reg->smax_value = smax_ptr - smin_val;
6851                 }
6852                 if (umin_ptr < umax_val) {
6853                         /* Overflow possible, we know nothing */
6854                         dst_reg->umin_value = 0;
6855                         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6856                 } else {
6857                         /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
6858                         dst_reg->umin_value = umin_ptr - umax_val;
6859                         dst_reg->umax_value = umax_ptr - umin_val;
6860                 }
6861                 dst_reg->var_off = tnum_sub(ptr_reg->var_off, off_reg->var_off);
6862                 dst_reg->off = ptr_reg->off;
6863                 dst_reg->raw = ptr_reg->raw;
6864                 if (reg_is_pkt_pointer(ptr_reg)) {
6865                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
6866                         /* something was added to pkt_ptr, set range to zero */
6867                         if (smin_val < 0)
6868                                 memset(&dst_reg->raw, 0, sizeof(dst_reg->raw));
6869                 }
6870                 break;
6871         case BPF_AND:
6872         case BPF_OR:
6873         case BPF_XOR:
6874                 /* bitwise ops on pointers are troublesome, prohibit. */
6875                 verbose(env, "R%d bitwise operator %s on pointer prohibited\n",
6876                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
6877                 return -EACCES;
6878         default:
6879                 /* other operators (e.g. MUL,LSH) produce non-pointer results */
6880                 verbose(env, "R%d pointer arithmetic with %s operator prohibited\n",
6881                         dst, bpf_alu_string[opcode >> 4]);
6882                 return -EACCES;
6883         }
6884
6885         if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
6886                 return -EINVAL;
6887
6888         __update_reg_bounds(dst_reg);
6889         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
6890         __reg_bound_offset(dst_reg);
6891
6892         if (sanitize_check_bounds(env, insn, dst_reg) < 0)
6893                 return -EACCES;
6894         if (sanitize_needed(opcode)) {
6895                 ret = sanitize_ptr_alu(env, insn, dst_reg, off_reg, dst_reg,
6896                                        &tmp_aux, true);
6897                 if (ret < 0)
6898                         return sanitize_err(env, insn, ret, off_reg, dst_reg);
6899         }
6900
6901         return 0;
6902 }
6903
6904 static void scalar32_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6905                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
6906 {
6907         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
6908         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
6909         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
6910         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
6911
6912         if (signed_add32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smin_val) ||
6913             signed_add32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smax_val)) {
6914                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
6915                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
6916         } else {
6917                 dst_reg->s32_min_value += smin_val;
6918                 dst_reg->s32_max_value += smax_val;
6919         }
6920         if (dst_reg->u32_min_value + umin_val < umin_val ||
6921             dst_reg->u32_max_value + umax_val < umax_val) {
6922                 dst_reg->u32_min_value = 0;
6923                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
6924         } else {
6925                 dst_reg->u32_min_value += umin_val;
6926                 dst_reg->u32_max_value += umax_val;
6927         }
6928 }
6929
6930 static void scalar_min_max_add(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6931                                struct bpf_reg_state *src_reg)
6932 {
6933         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
6934         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
6935         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
6936         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
6937
6938         if (signed_add_overflows(dst_reg->smin_value, smin_val) ||
6939             signed_add_overflows(dst_reg->smax_value, smax_val)) {
6940                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6941                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6942         } else {
6943                 dst_reg->smin_value += smin_val;
6944                 dst_reg->smax_value += smax_val;
6945         }
6946         if (dst_reg->umin_value + umin_val < umin_val ||
6947             dst_reg->umax_value + umax_val < umax_val) {
6948                 dst_reg->umin_value = 0;
6949                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
6950         } else {
6951                 dst_reg->umin_value += umin_val;
6952                 dst_reg->umax_value += umax_val;
6953         }
6954 }
6955
6956 static void scalar32_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6957                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
6958 {
6959         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
6960         s32 smax_val = src_reg->s32_max_value;
6961         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
6962         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
6963
6964         if (signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_min_value, smax_val) ||
6965             signed_sub32_overflows(dst_reg->s32_max_value, smin_val)) {
6966                 /* Overflow possible, we know nothing */
6967                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
6968                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
6969         } else {
6970                 dst_reg->s32_min_value -= smax_val;
6971                 dst_reg->s32_max_value -= smin_val;
6972         }
6973         if (dst_reg->u32_min_value < umax_val) {
6974                 /* Overflow possible, we know nothing */
6975                 dst_reg->u32_min_value = 0;
6976                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
6977         } else {
6978                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
6979                 dst_reg->u32_min_value -= umax_val;
6980                 dst_reg->u32_max_value -= umin_val;
6981         }
6982 }
6983
6984 static void scalar_min_max_sub(struct bpf_reg_state *dst_reg,
6985                                struct bpf_reg_state *src_reg)
6986 {
6987         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
6988         s64 smax_val = src_reg->smax_value;
6989         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
6990         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
6991
6992         if (signed_sub_overflows(dst_reg->smin_value, smax_val) ||
6993             signed_sub_overflows(dst_reg->smax_value, smin_val)) {
6994                 /* Overflow possible, we know nothing */
6995                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
6996                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
6997         } else {
6998                 dst_reg->smin_value -= smax_val;
6999                 dst_reg->smax_value -= smin_val;
7000         }
7001         if (dst_reg->umin_value < umax_val) {
7002                 /* Overflow possible, we know nothing */
7003                 dst_reg->umin_value = 0;
7004                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7005         } else {
7006                 /* Cannot overflow (as long as bounds are consistent) */
7007                 dst_reg->umin_value -= umax_val;
7008                 dst_reg->umax_value -= umin_val;
7009         }
7010 }
7011
7012 static void scalar32_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7013                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7014 {
7015         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7016         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7017         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7018
7019         if (smin_val < 0 || dst_reg->s32_min_value < 0) {
7020                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
7021                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7022                 return;
7023         }
7024         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
7025          * copy the result to signed (unless it exceeds S32_MAX).
7026          */
7027         if (umax_val > U16_MAX || dst_reg->u32_max_value > U16_MAX) {
7028                 /* Potential overflow, we know nothing */
7029                 __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7030                 return;
7031         }
7032         dst_reg->u32_min_value *= umin_val;
7033         dst_reg->u32_max_value *= umax_val;
7034         if (dst_reg->u32_max_value > S32_MAX) {
7035                 /* Overflow possible, we know nothing */
7036                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7037                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7038         } else {
7039                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7040                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7041         }
7042 }
7043
7044 static void scalar_min_max_mul(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7045                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7046 {
7047         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7048         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7049         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7050
7051         if (smin_val < 0 || dst_reg->smin_value < 0) {
7052                 /* Ain't nobody got time to multiply that sign */
7053                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7054                 return;
7055         }
7056         /* Both values are positive, so we can work with unsigned and
7057          * copy the result to signed (unless it exceeds S64_MAX).
7058          */
7059         if (umax_val > U32_MAX || dst_reg->umax_value > U32_MAX) {
7060                 /* Potential overflow, we know nothing */
7061                 __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7062                 return;
7063         }
7064         dst_reg->umin_value *= umin_val;
7065         dst_reg->umax_value *= umax_val;
7066         if (dst_reg->umax_value > S64_MAX) {
7067                 /* Overflow possible, we know nothing */
7068                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7069                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7070         } else {
7071                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7072                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7073         }
7074 }
7075
7076 static void scalar32_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7077                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7078 {
7079         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7080         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7081         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7082         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7083         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7084
7085         /* Assuming scalar64_min_max_and will be called so its safe
7086          * to skip updating register for known 32-bit case.
7087          */
7088         if (src_known && dst_known)
7089                 return;
7090
7091         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
7092          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
7093          */
7094         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
7095         dst_reg->u32_max_value = min(dst_reg->u32_max_value, umax_val);
7096         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
7097                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
7098                  * ain't nobody got time for that.
7099                  */
7100                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7101                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7102         } else {
7103                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
7104                  * cast result into s64.
7105                  */
7106                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7107                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7108         }
7109
7110 }
7111
7112 static void scalar_min_max_and(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7113                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7114 {
7115         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7116         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7117         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7118         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7119
7120         if (src_known && dst_known) {
7121                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7122                 return;
7123         }
7124
7125         /* We get our minimum from the var_off, since that's inherently
7126          * bitwise.  Our maximum is the minimum of the operands' maxima.
7127          */
7128         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
7129         dst_reg->umax_value = min(dst_reg->umax_value, umax_val);
7130         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
7131                 /* Lose signed bounds when ANDing negative numbers,
7132                  * ain't nobody got time for that.
7133                  */
7134                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7135                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7136         } else {
7137                 /* ANDing two positives gives a positive, so safe to
7138                  * cast result into s64.
7139                  */
7140                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7141                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7142         }
7143         /* We may learn something more from the var_off */
7144         __update_reg_bounds(dst_reg);
7145 }
7146
7147 static void scalar32_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7148                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
7149 {
7150         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7151         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7152         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7153         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7154         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7155
7156         /* Assuming scalar64_min_max_or will be called so it is safe
7157          * to skip updating register for known case.
7158          */
7159         if (src_known && dst_known)
7160                 return;
7161
7162         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
7163          * maximum of the operands' minima
7164          */
7165         dst_reg->u32_min_value = max(dst_reg->u32_min_value, umin_val);
7166         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
7167         if (dst_reg->s32_min_value < 0 || smin_val < 0) {
7168                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
7169                  * ain't nobody got time for that.
7170                  */
7171                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7172                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7173         } else {
7174                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
7175                  * cast result into s64.
7176                  */
7177                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7178                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7179         }
7180 }
7181
7182 static void scalar_min_max_or(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7183                               struct bpf_reg_state *src_reg)
7184 {
7185         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7186         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7187         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7188         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7189
7190         if (src_known && dst_known) {
7191                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7192                 return;
7193         }
7194
7195         /* We get our maximum from the var_off, and our minimum is the
7196          * maximum of the operands' minima
7197          */
7198         dst_reg->umin_value = max(dst_reg->umin_value, umin_val);
7199         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
7200         if (dst_reg->smin_value < 0 || smin_val < 0) {
7201                 /* Lose signed bounds when ORing negative numbers,
7202                  * ain't nobody got time for that.
7203                  */
7204                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7205                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7206         } else {
7207                 /* ORing two positives gives a positive, so safe to
7208                  * cast result into s64.
7209                  */
7210                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7211                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7212         }
7213         /* We may learn something more from the var_off */
7214         __update_reg_bounds(dst_reg);
7215 }
7216
7217 static void scalar32_min_max_xor(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7218                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7219 {
7220         bool src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg->var_off);
7221         bool dst_known = tnum_subreg_is_const(dst_reg->var_off);
7222         struct tnum var32_off = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7223         s32 smin_val = src_reg->s32_min_value;
7224
7225         /* Assuming scalar64_min_max_xor will be called so it is safe
7226          * to skip updating register for known case.
7227          */
7228         if (src_known && dst_known)
7229                 return;
7230
7231         /* We get both minimum and maximum from the var32_off. */
7232         dst_reg->u32_min_value = var32_off.value;
7233         dst_reg->u32_max_value = var32_off.value | var32_off.mask;
7234
7235         if (dst_reg->s32_min_value >= 0 && smin_val >= 0) {
7236                 /* XORing two positive sign numbers gives a positive,
7237                  * so safe to cast u32 result into s32.
7238                  */
7239                 dst_reg->s32_min_value = dst_reg->u32_min_value;
7240                 dst_reg->s32_max_value = dst_reg->u32_max_value;
7241         } else {
7242                 dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7243                 dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7244         }
7245 }
7246
7247 static void scalar_min_max_xor(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7248                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7249 {
7250         bool src_known = tnum_is_const(src_reg->var_off);
7251         bool dst_known = tnum_is_const(dst_reg->var_off);
7252         s64 smin_val = src_reg->smin_value;
7253
7254         if (src_known && dst_known) {
7255                 /* dst_reg->var_off.value has been updated earlier */
7256                 __mark_reg_known(dst_reg, dst_reg->var_off.value);
7257                 return;
7258         }
7259
7260         /* We get both minimum and maximum from the var_off. */
7261         dst_reg->umin_value = dst_reg->var_off.value;
7262         dst_reg->umax_value = dst_reg->var_off.value | dst_reg->var_off.mask;
7263
7264         if (dst_reg->smin_value >= 0 && smin_val >= 0) {
7265                 /* XORing two positive sign numbers gives a positive,
7266                  * so safe to cast u64 result into s64.
7267                  */
7268                 dst_reg->smin_value = dst_reg->umin_value;
7269                 dst_reg->smax_value = dst_reg->umax_value;
7270         } else {
7271                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7272                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7273         }
7274
7275         __update_reg_bounds(dst_reg);
7276 }
7277
7278 static void __scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7279                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
7280 {
7281         /* We lose all sign bit information (except what we can pick
7282          * up from var_off)
7283          */
7284         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7285         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7286         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
7287         if (umax_val > 31 || dst_reg->u32_max_value > 1ULL << (31 - umax_val)) {
7288                 dst_reg->u32_min_value = 0;
7289                 dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7290         } else {
7291                 dst_reg->u32_min_value <<= umin_val;
7292                 dst_reg->u32_max_value <<= umax_val;
7293         }
7294 }
7295
7296 static void scalar32_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7297                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7298 {
7299         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7300         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7301         /* u32 alu operation will zext upper bits */
7302         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7303
7304         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7305         dst_reg->var_off = tnum_subreg(tnum_lshift(subreg, umin_val));
7306         /* Not required but being careful mark reg64 bounds as unknown so
7307          * that we are forced to pick them up from tnum and zext later and
7308          * if some path skips this step we are still safe.
7309          */
7310         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7311         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7312 }
7313
7314 static void __scalar64_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7315                                    u64 umin_val, u64 umax_val)
7316 {
7317         /* Special case <<32 because it is a common compiler pattern to sign
7318          * extend subreg by doing <<32 s>>32. In this case if 32bit bounds are
7319          * positive we know this shift will also be positive so we can track
7320          * bounds correctly. Otherwise we lose all sign bit information except
7321          * what we can pick up from var_off. Perhaps we can generalize this
7322          * later to shifts of any length.
7323          */
7324         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_max_value >= 0)
7325                 dst_reg->smax_value = (s64)dst_reg->s32_max_value << 32;
7326         else
7327                 dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7328
7329         if (umin_val == 32 && umax_val == 32 && dst_reg->s32_min_value >= 0)
7330                 dst_reg->smin_value = (s64)dst_reg->s32_min_value << 32;
7331         else
7332                 dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7333
7334         /* If we might shift our top bit out, then we know nothing */
7335         if (dst_reg->umax_value > 1ULL << (63 - umax_val)) {
7336                 dst_reg->umin_value = 0;
7337                 dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7338         } else {
7339                 dst_reg->umin_value <<= umin_val;
7340                 dst_reg->umax_value <<= umax_val;
7341         }
7342 }
7343
7344 static void scalar_min_max_lsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7345                                struct bpf_reg_state *src_reg)
7346 {
7347         u64 umax_val = src_reg->umax_value;
7348         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7349
7350         /* scalar64 calc uses 32bit unshifted bounds so must be called first */
7351         __scalar64_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7352         __scalar32_min_max_lsh(dst_reg, umin_val, umax_val);
7353
7354         dst_reg->var_off = tnum_lshift(dst_reg->var_off, umin_val);
7355         /* We may learn something more from the var_off */
7356         __update_reg_bounds(dst_reg);
7357 }
7358
7359 static void scalar32_min_max_rsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7360                                  struct bpf_reg_state *src_reg)
7361 {
7362         struct tnum subreg = tnum_subreg(dst_reg->var_off);
7363         u32 umax_val = src_reg->u32_max_value;
7364         u32 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7365
7366         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
7367          * be negative, then either:
7368          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
7369          *    unknown, so we lose our signed bounds
7370          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
7371          *    signed bounds
7372          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
7373          *    about the result
7374          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
7375          * unsigned bounds capture the signed bounds.
7376          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
7377          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
7378          * var_off of the result.
7379          */
7380         dst_reg->s32_min_value = S32_MIN;
7381         dst_reg->s32_max_value = S32_MAX;
7382
7383         dst_reg->var_off = tnum_rshift(subreg, umin_val);
7384         dst_reg->u32_min_value >>= umax_val;
7385         dst_reg->u32_max_value >>= umin_val;
7386
7387         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7388         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7389 }
7390
7391 static void scalar_min_max_rsh(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         /* BPF_RSH is an unsigned shift.  If the value in dst_reg might
7398          * be negative, then either:
7399          * 1) src_reg might be zero, so the sign bit of the result is
7400          *    unknown, so we lose our signed bounds
7401          * 2) it's known negative, thus the unsigned bounds capture the
7402          *    signed bounds
7403          * 3) the signed bounds cross zero, so they tell us nothing
7404          *    about the result
7405          * If the value in dst_reg is known nonnegative, then again the
7406          * unsigned bounds capture the signed bounds.
7407          * Thus, in all cases it suffices to blow away our signed bounds
7408          * and rely on inferring new ones from the unsigned bounds and
7409          * var_off of the result.
7410          */
7411         dst_reg->smin_value = S64_MIN;
7412         dst_reg->smax_value = S64_MAX;
7413         dst_reg->var_off = tnum_rshift(dst_reg->var_off, umin_val);
7414         dst_reg->umin_value >>= umax_val;
7415         dst_reg->umax_value >>= umin_val;
7416
7417         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
7418          * on bits being shifted in. Take easy way out and mark unbounded
7419          * so we can recalculate later from tnum.
7420          */
7421         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7422         __update_reg_bounds(dst_reg);
7423 }
7424
7425 static void scalar32_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7426                                   struct bpf_reg_state *src_reg)
7427 {
7428         u64 umin_val = src_reg->u32_min_value;
7429
7430         /* Upon reaching here, src_known is true and
7431          * umax_val is equal to umin_val.
7432          */
7433         dst_reg->s32_min_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_min_value) >> umin_val);
7434         dst_reg->s32_max_value = (u32)(((s32)dst_reg->s32_max_value) >> umin_val);
7435
7436         dst_reg->var_off = tnum_arshift(tnum_subreg(dst_reg->var_off), umin_val, 32);
7437
7438         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
7439          * dst_reg var_off to refine the result.
7440          */
7441         dst_reg->u32_min_value = 0;
7442         dst_reg->u32_max_value = U32_MAX;
7443
7444         __mark_reg64_unbounded(dst_reg);
7445         __update_reg32_bounds(dst_reg);
7446 }
7447
7448 static void scalar_min_max_arsh(struct bpf_reg_state *dst_reg,
7449                                 struct bpf_reg_state *src_reg)
7450 {
7451         u64 umin_val = src_reg->umin_value;
7452
7453         /* Upon reaching here, src_known is true and umax_val is equal
7454          * to umin_val.
7455          */
7456         dst_reg->smin_value >>= umin_val;
7457         dst_reg->smax_value >>= umin_val;
7458
7459         dst_reg->var_off = tnum_arshift(dst_reg->var_off, umin_val, 64);
7460
7461         /* blow away the dst_reg umin_value/umax_value and rely on
7462          * dst_reg var_off to refine the result.
7463          */
7464         dst_reg->umin_value = 0;
7465         dst_reg->umax_value = U64_MAX;
7466
7467         /* Its not easy to operate on alu32 bounds here because it depends
7468          * on bits being shifted in from upper 32-bits. Take easy way out
7469          * and mark unbounded so we can recalculate later from tnum.
7470          */
7471         __mark_reg32_unbounded(dst_reg);
7472         __update_reg_bounds(dst_reg);
7473 }
7474
7475 /* WARNING: This function does calculations on 64-bit values, but the actual
7476  * execution may occur on 32-bit values. Therefore, things like bitshifts
7477  * need extra checks in the 32-bit case.
7478  */
7479 static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
7480                                       struct bpf_insn *insn,
7481                                       struct bpf_reg_state *dst_reg,
7482                                       struct bpf_reg_state src_reg)
7483 {
7484         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
7485         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7486         bool src_known;
7487         s64 smin_val, smax_val;
7488         u64 umin_val, umax_val;
7489         s32 s32_min_val, s32_max_val;
7490         u32 u32_min_val, u32_max_val;
7491         u64 insn_bitness = (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) ? 64 : 32;
7492         bool alu32 = (BPF_CLASS(insn->code) != BPF_ALU64);
7493         int ret;
7494
7495         smin_val = src_reg.smin_value;
7496         smax_val = src_reg.smax_value;
7497         umin_val = src_reg.umin_value;
7498         umax_val = src_reg.umax_value;
7499
7500         s32_min_val = src_reg.s32_min_value;
7501         s32_max_val = src_reg.s32_max_value;
7502         u32_min_val = src_reg.u32_min_value;
7503         u32_max_val = src_reg.u32_max_value;
7504
7505         if (alu32) {
7506                 src_known = tnum_subreg_is_const(src_reg.var_off);
7507                 if ((src_known &&
7508                      (s32_min_val != s32_max_val || u32_min_val != u32_max_val)) ||
7509                     s32_min_val > s32_max_val || u32_min_val > u32_max_val) {
7510                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
7511                          * derived from e.g. dead branches.
7512                          */
7513                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7514                         return 0;
7515                 }
7516         } else {
7517                 src_known = tnum_is_const(src_reg.var_off);
7518                 if ((src_known &&
7519                      (smin_val != smax_val || umin_val != umax_val)) ||
7520                     smin_val > smax_val || umin_val > umax_val) {
7521                         /* Taint dst register if offset had invalid bounds
7522                          * derived from e.g. dead branches.
7523                          */
7524                         __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7525                         return 0;
7526                 }
7527         }
7528
7529         if (!src_known &&
7530             opcode != BPF_ADD && opcode != BPF_SUB && opcode != BPF_AND) {
7531                 __mark_reg_unknown(env, dst_reg);
7532                 return 0;
7533         }
7534
7535         if (sanitize_needed(opcode)) {
7536                 ret = sanitize_val_alu(env, insn);
7537                 if (ret < 0)
7538                         return sanitize_err(env, insn, ret, NULL, NULL);
7539         }
7540
7541         /* Calculate sign/unsigned bounds and tnum for alu32 and alu64 bit ops.
7542          * There are two classes of instructions: The first class we track both
7543          * alu32 and alu64 sign/unsigned bounds independently this provides the
7544          * greatest amount of precision when alu operations are mixed with jmp32
7545          * operations. These operations are BPF_ADD, BPF_SUB, BPF_MUL, BPF_ADD,
7546          * and BPF_OR. This is possible because these ops have fairly easy to
7547          * understand and calculate behavior in both 32-bit and 64-bit alu ops.
7548          * See alu32 verifier tests for examples. The second class of
7549          * operations, BPF_LSH, BPF_RSH, and BPF_ARSH, however are not so easy
7550          * with regards to tracking sign/unsigned bounds because the bits may
7551          * cross subreg boundaries in the alu64 case. When this happens we mark
7552          * the reg unbounded in the subreg bound space and use the resulting
7553          * tnum to calculate an approximation of the sign/unsigned bounds.
7554          */
7555         switch (opcode) {
7556         case BPF_ADD:
7557                 scalar32_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
7558                 scalar_min_max_add(dst_reg, &src_reg);
7559                 dst_reg->var_off = tnum_add(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7560                 break;
7561         case BPF_SUB:
7562                 scalar32_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
7563                 scalar_min_max_sub(dst_reg, &src_reg);
7564                 dst_reg->var_off = tnum_sub(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7565                 break;
7566         case BPF_MUL:
7567                 dst_reg->var_off = tnum_mul(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7568                 scalar32_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
7569                 scalar_min_max_mul(dst_reg, &src_reg);
7570                 break;
7571         case BPF_AND:
7572                 dst_reg->var_off = tnum_and(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7573                 scalar32_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
7574                 scalar_min_max_and(dst_reg, &src_reg);
7575                 break;
7576         case BPF_OR:
7577                 dst_reg->var_off = tnum_or(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7578                 scalar32_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
7579                 scalar_min_max_or(dst_reg, &src_reg);
7580                 break;
7581         case BPF_XOR:
7582                 dst_reg->var_off = tnum_xor(dst_reg->var_off, src_reg.var_off);
7583                 scalar32_min_max_xor(dst_reg, &src_reg);
7584                 scalar_min_max_xor(dst_reg, &src_reg);
7585                 break;
7586         case BPF_LSH:
7587                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7588                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7589                          * This includes shifts by a negative number.
7590                          */
7591                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7592                         break;
7593                 }
7594                 if (alu32)
7595                         scalar32_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
7596                 else
7597                         scalar_min_max_lsh(dst_reg, &src_reg);
7598                 break;
7599         case BPF_RSH:
7600                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7601                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7602                          * This includes shifts by a negative number.
7603                          */
7604                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7605                         break;
7606                 }
7607                 if (alu32)
7608                         scalar32_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
7609                 else
7610                         scalar_min_max_rsh(dst_reg, &src_reg);
7611                 break;
7612         case BPF_ARSH:
7613                 if (umax_val >= insn_bitness) {
7614                         /* Shifts greater than 31 or 63 are undefined.
7615                          * This includes shifts by a negative number.
7616                          */
7617                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7618                         break;
7619                 }
7620                 if (alu32)
7621                         scalar32_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
7622                 else
7623                         scalar_min_max_arsh(dst_reg, &src_reg);
7624                 break;
7625         default:
7626                 mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7627                 break;
7628         }
7629
7630         /* ALU32 ops are zero extended into 64bit register */
7631         if (alu32)
7632                 zext_32_to_64(dst_reg);
7633
7634         __update_reg_bounds(dst_reg);
7635         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
7636         __reg_bound_offset(dst_reg);
7637         return 0;
7638 }
7639
7640 /* Handles ALU ops other than BPF_END, BPF_NEG and BPF_MOV: computes new min/max
7641  * and var_off.
7642  */
7643 static int adjust_reg_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
7644                                    struct bpf_insn *insn)
7645 {
7646         struct bpf_verifier_state *vstate = env->cur_state;
7647         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
7648         struct bpf_reg_state *regs = state->regs, *dst_reg, *src_reg;
7649         struct bpf_reg_state *ptr_reg = NULL, off_reg = {0};
7650         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7651         int err;
7652
7653         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
7654         src_reg = NULL;
7655         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE)
7656                 ptr_reg = dst_reg;
7657         else
7658                 /* Make sure ID is cleared otherwise dst_reg min/max could be
7659                  * incorrectly propagated into other registers by find_equal_scalars()
7660                  */
7661                 dst_reg->id = 0;
7662         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7663                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
7664                 if (src_reg->type != SCALAR_VALUE) {
7665                         if (dst_reg->type != SCALAR_VALUE) {
7666                                 /* Combining two pointers by any ALU op yields
7667                                  * an arbitrary scalar. Disallow all math except
7668                                  * pointer subtraction
7669                                  */
7670                                 if (opcode == BPF_SUB && env->allow_ptr_leaks) {
7671                                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7672                                         return 0;
7673                                 }
7674                                 verbose(env, "R%d pointer %s pointer prohibited\n",
7675                                         insn->dst_reg,
7676                                         bpf_alu_string[opcode >> 4]);
7677                                 return -EACCES;
7678                         } else {
7679                                 /* scalar += pointer
7680                                  * This is legal, but we have to reverse our
7681                                  * src/dest handling in computing the range
7682                                  */
7683                                 err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
7684                                 if (err)
7685                                         return err;
7686                                 return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7687                                                                src_reg, dst_reg);
7688                         }
7689                 } else if (ptr_reg) {
7690                         /* pointer += scalar */
7691                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
7692                         if (err)
7693                                 return err;
7694                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7695                                                        dst_reg, src_reg);
7696                 }
7697         } else {
7698                 /* Pretend the src is a reg with a known value, since we only
7699                  * need to be able to read from this state.
7700                  */
7701                 off_reg.type = SCALAR_VALUE;
7702                 __mark_reg_known(&off_reg, insn->imm);
7703                 src_reg = &off_reg;
7704                 if (ptr_reg) /* pointer += K */
7705                         return adjust_ptr_min_max_vals(env, insn,
7706                                                        ptr_reg, src_reg);
7707         }
7708
7709         /* Got here implies adding two SCALAR_VALUEs */
7710         if (WARN_ON_ONCE(ptr_reg)) {
7711                 print_verifier_state(env, state);
7712                 verbose(env, "verifier internal error: unexpected ptr_reg\n");
7713                 return -EINVAL;
7714         }
7715         if (WARN_ON(!src_reg)) {
7716                 print_verifier_state(env, state);
7717                 verbose(env, "verifier internal error: no src_reg\n");
7718                 return -EINVAL;
7719         }
7720         return adjust_scalar_min_max_vals(env, insn, dst_reg, *src_reg);
7721 }
7722
7723 /* check validity of 32-bit and 64-bit arithmetic operations */
7724 static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
7725 {
7726         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
7727         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
7728         int err;
7729
7730         if (opcode == BPF_END || opcode == BPF_NEG) {
7731                 if (opcode == BPF_NEG) {
7732                         if (BPF_SRC(insn->code) != 0 ||
7733                             insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
7734                             insn->off != 0 || insn->imm != 0) {
7735                                 verbose(env, "BPF_NEG uses reserved fields\n");
7736                                 return -EINVAL;
7737                         }
7738                 } else {
7739                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
7740                             (insn->imm != 16 && insn->imm != 32 && insn->imm != 64) ||
7741                             BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7742                                 verbose(env, "BPF_END uses reserved fields\n");
7743                                 return -EINVAL;
7744                         }
7745                 }
7746
7747                 /* check src operand */
7748                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7749                 if (err)
7750                         return err;
7751
7752                 if (is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
7753                         verbose(env, "R%d pointer arithmetic prohibited\n",
7754                                 insn->dst_reg);
7755                         return -EACCES;
7756                 }
7757
7758                 /* check dest operand */
7759                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
7760                 if (err)
7761                         return err;
7762
7763         } else if (opcode == BPF_MOV) {
7764
7765                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7766                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
7767                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
7768                                 return -EINVAL;
7769                         }
7770
7771                         /* check src operand */
7772                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7773                         if (err)
7774                                 return err;
7775                 } else {
7776                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
7777                                 verbose(env, "BPF_MOV uses reserved fields\n");
7778                                 return -EINVAL;
7779                         }
7780                 }
7781
7782                 /* check dest operand, mark as required later */
7783                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7784                 if (err)
7785                         return err;
7786
7787                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7788                         struct bpf_reg_state *src_reg = regs + insn->src_reg;
7789                         struct bpf_reg_state *dst_reg = regs + insn->dst_reg;
7790
7791                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7792                                 /* case: R1 = R2
7793                                  * copy register state to dest reg
7794                                  */
7795                                 if (src_reg->type == SCALAR_VALUE && !src_reg->id)
7796                                         /* Assign src and dst registers the same ID
7797                                          * that will be used by find_equal_scalars()
7798                                          * to propagate min/max range.
7799                                          */
7800                                         src_reg->id = ++env->id_gen;
7801                                 *dst_reg = *src_reg;
7802                                 dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
7803                                 dst_reg->subreg_def = DEF_NOT_SUBREG;
7804                         } else {
7805                                 /* R1 = (u32) R2 */
7806                                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
7807                                         verbose(env,
7808                                                 "R%d partial copy of pointer\n",
7809                                                 insn->src_reg);
7810                                         return -EACCES;
7811                                 } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
7812                                         *dst_reg = *src_reg;
7813                                         /* Make sure ID is cleared otherwise
7814                                          * dst_reg min/max could be incorrectly
7815                                          * propagated into src_reg by find_equal_scalars()
7816                                          */
7817                                         dst_reg->id = 0;
7818                                         dst_reg->live |= REG_LIVE_WRITTEN;
7819                                         dst_reg->subreg_def = env->insn_idx + 1;
7820                                 } else {
7821                                         mark_reg_unknown(env, regs,
7822                                                          insn->dst_reg);
7823                                 }
7824                                 zext_32_to_64(dst_reg);
7825                         }
7826                 } else {
7827                         /* case: R = imm
7828                          * remember the value we stored into this reg
7829                          */
7830                         /* clear any state __mark_reg_known doesn't set */
7831                         mark_reg_unknown(env, regs, insn->dst_reg);
7832                         regs[insn->dst_reg].type = SCALAR_VALUE;
7833                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64) {
7834                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
7835                                                  insn->imm);
7836                         } else {
7837                                 __mark_reg_known(regs + insn->dst_reg,
7838                                                  (u32)insn->imm);
7839                         }
7840                 }
7841
7842         } else if (opcode > BPF_END) {
7843                 verbose(env, "invalid BPF_ALU opcode %x\n", opcode);
7844                 return -EINVAL;
7845
7846         } else {        /* all other ALU ops: and, sub, xor, add, ... */
7847
7848                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
7849                         if (insn->imm != 0 || insn->off != 0) {
7850                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
7851                                 return -EINVAL;
7852                         }
7853                         /* check src1 operand */
7854                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
7855                         if (err)
7856                                 return err;
7857                 } else {
7858                         if (insn->src_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0) {
7859                                 verbose(env, "BPF_ALU uses reserved fields\n");
7860                                 return -EINVAL;
7861                         }
7862                 }
7863
7864                 /* check src2 operand */
7865                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
7866                 if (err)
7867                         return err;
7868
7869                 if ((opcode == BPF_MOD || opcode == BPF_DIV) &&
7870                     BPF_SRC(insn->code) == BPF_K && insn->imm == 0) {
7871                         verbose(env, "div by zero\n");
7872                         return -EINVAL;
7873                 }
7874
7875                 if ((opcode == BPF_LSH || opcode == BPF_RSH ||
7876                      opcode == BPF_ARSH) && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
7877                         int size = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64 ? 64 : 32;
7878
7879                         if (insn->imm < 0 || insn->imm >= size) {
7880                                 verbose(env, "invalid shift %d\n", insn->imm);
7881                                 return -EINVAL;
7882                         }
7883                 }
7884
7885                 /* check dest operand */
7886                 err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
7887                 if (err)
7888                         return err;
7889
7890                 return adjust_reg_min_max_vals(env, insn);
7891         }
7892
7893         return 0;
7894 }
7895
7896 static void __find_good_pkt_pointers(struct bpf_func_state *state,
7897                                      struct bpf_reg_state *dst_reg,
7898                                      enum bpf_reg_type type, int new_range)
7899 {
7900         struct bpf_reg_state *reg;
7901         int i;
7902
7903         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
7904                 reg = &state->regs[i];
7905                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
7906                         /* keep the maximum range already checked */
7907                         reg->range = max(reg->range, new_range);
7908         }
7909
7910         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
7911                 if (!reg)
7912                         continue;
7913                 if (reg->type == type && reg->id == dst_reg->id)
7914                         reg->range = max(reg->range, new_range);
7915         }
7916 }
7917
7918 static void find_good_pkt_pointers(struct bpf_verifier_state *vstate,
7919                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
7920                                    enum bpf_reg_type type,
7921                                    bool range_right_open)
7922 {
7923         int new_range, i;
7924
7925         if (dst_reg->off < 0 ||
7926             (dst_reg->off == 0 && range_right_open))
7927                 /* This doesn't give us any range */
7928                 return;
7929
7930         if (dst_reg->umax_value > MAX_PACKET_OFF ||
7931             dst_reg->umax_value + dst_reg->off > MAX_PACKET_OFF)
7932                 /* Risk of overflow.  For instance, ptr + (1<<63) may be less
7933                  * than pkt_end, but that's because it's also less than pkt.
7934                  */
7935                 return;
7936
7937         new_range = dst_reg->off;
7938         if (range_right_open)
7939                 new_range--;
7940
7941         /* Examples for register markings:
7942          *
7943          * pkt_data in dst register:
7944          *
7945          *   r2 = r3;
7946          *   r2 += 8;
7947          *   if (r2 > pkt_end) goto <handle exception>
7948          *   <access okay>
7949          *
7950          *   r2 = r3;
7951          *   r2 += 8;
7952          *   if (r2 < pkt_end) goto <access okay>
7953          *   <handle exception>
7954          *
7955          *   Where:
7956          *     r2 == dst_reg, pkt_end == src_reg
7957          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
7958          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
7959          *
7960          * pkt_data in src register:
7961          *
7962          *   r2 = r3;
7963          *   r2 += 8;
7964          *   if (pkt_end >= r2) goto <access okay>
7965          *   <handle exception>
7966          *
7967          *   r2 = r3;
7968          *   r2 += 8;
7969          *   if (pkt_end <= r2) goto <handle exception>
7970          *   <access okay>
7971          *
7972          *   Where:
7973          *     pkt_end == dst_reg, r2 == src_reg
7974          *     r2=pkt(id=n,off=8,r=0)
7975          *     r3=pkt(id=n,off=0,r=0)
7976          *
7977          * Find register r3 and mark its range as r3=pkt(id=n,off=0,r=8)
7978          * or r3=pkt(id=n,off=0,r=8-1), so that range of bytes [r3, r3 + 8)
7979          * and [r3, r3 + 8-1) respectively is safe to access depending on
7980          * the check.
7981          */
7982
7983         /* If our ids match, then we must have the same max_value.  And we
7984          * don't care about the other reg's fixed offset, since if it's too big
7985          * the range won't allow anything.
7986          * dst_reg->off is known < MAX_PACKET_OFF, therefore it fits in a u16.
7987          */
7988         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
7989                 __find_good_pkt_pointers(vstate->frame[i], dst_reg, type,
7990                                          new_range);
7991 }
7992
7993 static int is_branch32_taken(struct bpf_reg_state *reg, u32 val, u8 opcode)
7994 {
7995         struct tnum subreg = tnum_subreg(reg->var_off);
7996         s32 sval = (s32)val;
7997
7998         switch (opcode) {
7999         case BPF_JEQ:
8000                 if (tnum_is_const(subreg))
8001                         return !!tnum_equals_const(subreg, val);
8002                 break;
8003         case BPF_JNE:
8004                 if (tnum_is_const(subreg))
8005                         return !tnum_equals_const(subreg, val);
8006                 break;
8007         case BPF_JSET:
8008                 if ((~subreg.mask & subreg.value) & val)
8009                         return 1;
8010                 if (!((subreg.mask | subreg.value) & val))
8011                         return 0;
8012                 break;
8013         case BPF_JGT:
8014                 if (reg->u32_min_value > val)
8015                         return 1;
8016                 else if (reg->u32_max_value <= val)
8017                         return 0;
8018                 break;
8019         case BPF_JSGT:
8020                 if (reg->s32_min_value > sval)
8021                         return 1;
8022                 else if (reg->s32_max_value <= sval)
8023                         return 0;
8024                 break;
8025         case BPF_JLT:
8026                 if (reg->u32_max_value < val)
8027                         return 1;
8028                 else if (reg->u32_min_value >= val)
8029                         return 0;
8030                 break;
8031         case BPF_JSLT:
8032                 if (reg->s32_max_value < sval)
8033                         return 1;
8034                 else if (reg->s32_min_value >= sval)
8035                         return 0;
8036                 break;
8037         case BPF_JGE:
8038                 if (reg->u32_min_value >= val)
8039                         return 1;
8040                 else if (reg->u32_max_value < val)
8041                         return 0;
8042                 break;
8043         case BPF_JSGE:
8044                 if (reg->s32_min_value >= sval)
8045                         return 1;
8046                 else if (reg->s32_max_value < sval)
8047                         return 0;
8048                 break;
8049         case BPF_JLE:
8050                 if (reg->u32_max_value <= val)
8051                         return 1;
8052                 else if (reg->u32_min_value > val)
8053                         return 0;
8054                 break;
8055         case BPF_JSLE:
8056                 if (reg->s32_max_value <= sval)
8057                         return 1;
8058                 else if (reg->s32_min_value > sval)
8059                         return 0;
8060                 break;
8061         }
8062
8063         return -1;
8064 }
8065
8066
8067 static int is_branch64_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode)
8068 {
8069         s64 sval = (s64)val;
8070
8071         switch (opcode) {
8072         case BPF_JEQ:
8073                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
8074                         return !!tnum_equals_const(reg->var_off, val);
8075                 break;
8076         case BPF_JNE:
8077                 if (tnum_is_const(reg->var_off))
8078                         return !tnum_equals_const(reg->var_off, val);
8079                 break;
8080         case BPF_JSET:
8081                 if ((~reg->var_off.mask & reg->var_off.value) & val)
8082                         return 1;
8083                 if (!((reg->var_off.mask | reg->var_off.value) & val))
8084                         return 0;
8085                 break;
8086         case BPF_JGT:
8087                 if (reg->umin_value > val)
8088                         return 1;
8089                 else if (reg->umax_value <= val)
8090                         return 0;
8091                 break;
8092         case BPF_JSGT:
8093                 if (reg->smin_value > sval)
8094                         return 1;
8095                 else if (reg->smax_value <= sval)
8096                         return 0;
8097                 break;
8098         case BPF_JLT:
8099                 if (reg->umax_value < val)
8100                         return 1;
8101                 else if (reg->umin_value >= val)
8102                         return 0;
8103                 break;
8104         case BPF_JSLT:
8105                 if (reg->smax_value < sval)
8106                         return 1;
8107                 else if (reg->smin_value >= sval)
8108                         return 0;
8109                 break;
8110         case BPF_JGE:
8111                 if (reg->umin_value >= val)
8112                         return 1;
8113                 else if (reg->umax_value < val)
8114                         return 0;
8115                 break;
8116         case BPF_JSGE:
8117                 if (reg->smin_value >= sval)
8118                         return 1;
8119                 else if (reg->smax_value < sval)
8120                         return 0;
8121                 break;
8122         case BPF_JLE:
8123                 if (reg->umax_value <= val)
8124                         return 1;
8125                 else if (reg->umin_value > val)
8126                         return 0;
8127                 break;
8128         case BPF_JSLE:
8129                 if (reg->smax_value <= sval)
8130                         return 1;
8131                 else if (reg->smin_value > sval)
8132                         return 0;
8133                 break;
8134         }
8135
8136         return -1;
8137 }
8138
8139 /* compute branch direction of the expression "if (reg opcode val) goto target;"
8140  * and return:
8141  *  1 - branch will be taken and "goto target" will be executed
8142  *  0 - branch will not be taken and fall-through to next insn
8143  * -1 - unknown. Example: "if (reg < 5)" is unknown when register value
8144  *      range [0,10]
8145  */
8146 static int is_branch_taken(struct bpf_reg_state *reg, u64 val, u8 opcode,
8147                            bool is_jmp32)
8148 {
8149         if (__is_pointer_value(false, reg)) {
8150                 if (!reg_type_not_null(reg->type))
8151                         return -1;
8152
8153                 /* If pointer is valid tests against zero will fail so we can
8154                  * use this to direct branch taken.
8155                  */
8156                 if (val != 0)
8157                         return -1;
8158
8159                 switch (opcode) {
8160                 case BPF_JEQ:
8161                         return 0;
8162                 case BPF_JNE:
8163                         return 1;
8164                 default:
8165                         return -1;
8166                 }
8167         }
8168
8169         if (is_jmp32)
8170                 return is_branch32_taken(reg, val, opcode);
8171         return is_branch64_taken(reg, val, opcode);
8172 }
8173
8174 static int flip_opcode(u32 opcode)
8175 {
8176         /* How can we transform "a <op> b" into "b <op> a"? */
8177         static const u8 opcode_flip[16] = {
8178                 /* these stay the same */
8179                 [BPF_JEQ  >> 4] = BPF_JEQ,
8180                 [BPF_JNE  >> 4] = BPF_JNE,
8181                 [BPF_JSET >> 4] = BPF_JSET,
8182                 /* these swap "lesser" and "greater" (L and G in the opcodes) */
8183                 [BPF_JGE  >> 4] = BPF_JLE,
8184                 [BPF_JGT  >> 4] = BPF_JLT,
8185                 [BPF_JLE  >> 4] = BPF_JGE,
8186                 [BPF_JLT  >> 4] = BPF_JGT,
8187                 [BPF_JSGE >> 4] = BPF_JSLE,
8188                 [BPF_JSGT >> 4] = BPF_JSLT,
8189                 [BPF_JSLE >> 4] = BPF_JSGE,
8190                 [BPF_JSLT >> 4] = BPF_JSGT
8191         };
8192         return opcode_flip[opcode >> 4];
8193 }
8194
8195 static int is_pkt_ptr_branch_taken(struct bpf_reg_state *dst_reg,
8196                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
8197                                    u8 opcode)
8198 {
8199         struct bpf_reg_state *pkt;
8200
8201         if (src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
8202                 pkt = dst_reg;
8203         } else if (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) {
8204                 pkt = src_reg;
8205                 opcode = flip_opcode(opcode);
8206         } else {
8207                 return -1;
8208         }
8209
8210         if (pkt->range >= 0)
8211                 return -1;
8212
8213         switch (opcode) {
8214         case BPF_JLE:
8215                 /* pkt <= pkt_end */
8216                 fallthrough;
8217         case BPF_JGT:
8218                 /* pkt > pkt_end */
8219                 if (pkt->range == BEYOND_PKT_END)
8220                         /* pkt has at last one extra byte beyond pkt_end */
8221                         return opcode == BPF_JGT;
8222                 break;
8223         case BPF_JLT:
8224                 /* pkt < pkt_end */
8225                 fallthrough;
8226         case BPF_JGE:
8227                 /* pkt >= pkt_end */
8228                 if (pkt->range == BEYOND_PKT_END || pkt->range == AT_PKT_END)
8229                         return opcode == BPF_JGE;
8230                 break;
8231         }
8232         return -1;
8233 }
8234
8235 /* Adjusts the register min/max values in the case that the dst_reg is the
8236  * variable register that we are working on, and src_reg is a constant or we're
8237  * simply doing a BPF_K check.
8238  * In JEQ/JNE cases we also adjust the var_off values.
8239  */
8240 static void reg_set_min_max(struct bpf_reg_state *true_reg,
8241                             struct bpf_reg_state *false_reg,
8242                             u64 val, u32 val32,
8243                             u8 opcode, bool is_jmp32)
8244 {
8245         struct tnum false_32off = tnum_subreg(false_reg->var_off);
8246         struct tnum false_64off = false_reg->var_off;
8247         struct tnum true_32off = tnum_subreg(true_reg->var_off);
8248         struct tnum true_64off = true_reg->var_off;
8249         s64 sval = (s64)val;
8250         s32 sval32 = (s32)val32;
8251
8252         /* If the dst_reg is a pointer, we can't learn anything about its
8253          * variable offset from the compare (unless src_reg were a pointer into
8254          * the same object, but we don't bother with that.
8255          * Since false_reg and true_reg have the same type by construction, we
8256          * only need to check one of them for pointerness.
8257          */
8258         if (__is_pointer_value(false, false_reg))
8259                 return;
8260
8261         switch (opcode) {
8262         case BPF_JEQ:
8263         case BPF_JNE:
8264         {
8265                 struct bpf_reg_state *reg =
8266                         opcode == BPF_JEQ ? true_reg : false_reg;
8267
8268                 /* JEQ/JNE comparison doesn't change the register equivalence.
8269                  * r1 = r2;
8270                  * if (r1 == 42) goto label;
8271                  * ...
8272                  * label: // here both r1 and r2 are known to be 42.
8273                  *
8274                  * Hence when marking register as known preserve it's ID.
8275                  */
8276                 if (is_jmp32)
8277                         __mark_reg32_known(reg, val32);
8278                 else
8279                         ___mark_reg_known(reg, val);
8280                 break;
8281         }
8282         case BPF_JSET:
8283                 if (is_jmp32) {
8284                         false_32off = tnum_and(false_32off, tnum_const(~val32));
8285                         if (is_power_of_2(val32))
8286                                 true_32off = tnum_or(true_32off,
8287                                                      tnum_const(val32));
8288                 } else {
8289                         false_64off = tnum_and(false_64off, tnum_const(~val));
8290                         if (is_power_of_2(val))
8291                                 true_64off = tnum_or(true_64off,
8292                                                      tnum_const(val));
8293                 }
8294                 break;
8295         case BPF_JGE:
8296         case BPF_JGT:
8297         {
8298                 if (is_jmp32) {
8299                         u32 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val32  : val32 - 1;
8300                         u32 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val32 + 1 : val32;
8301
8302                         false_reg->u32_max_value = min(false_reg->u32_max_value,
8303                                                        false_umax);
8304                         true_reg->u32_min_value = max(true_reg->u32_min_value,
8305                                                       true_umin);
8306                 } else {
8307                         u64 false_umax = opcode == BPF_JGT ? val    : val - 1;
8308                         u64 true_umin = opcode == BPF_JGT ? val + 1 : val;
8309
8310                         false_reg->umax_value = min(false_reg->umax_value, false_umax);
8311                         true_reg->umin_value = max(true_reg->umin_value, true_umin);
8312                 }
8313                 break;
8314         }
8315         case BPF_JSGE:
8316         case BPF_JSGT:
8317         {
8318                 if (is_jmp32) {
8319                         s32 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval32    : sval32 - 1;
8320                         s32 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval32 + 1 : sval32;
8321
8322                         false_reg->s32_max_value = min(false_reg->s32_max_value, false_smax);
8323                         true_reg->s32_min_value = max(true_reg->s32_min_value, true_smin);
8324                 } else {
8325                         s64 false_smax = opcode == BPF_JSGT ? sval    : sval - 1;
8326                         s64 true_smin = opcode == BPF_JSGT ? sval + 1 : sval;
8327
8328                         false_reg->smax_value = min(false_reg->smax_value, false_smax);
8329                         true_reg->smin_value = max(true_reg->smin_value, true_smin);
8330                 }
8331                 break;
8332         }
8333         case BPF_JLE:
8334         case BPF_JLT:
8335         {
8336                 if (is_jmp32) {
8337                         u32 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val32  : val32 + 1;
8338                         u32 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val32 - 1 : val32;
8339
8340                         false_reg->u32_min_value = max(false_reg->u32_min_value,
8341                                                        false_umin);
8342                         true_reg->u32_max_value = min(true_reg->u32_max_value,
8343                                                       true_umax);
8344                 } else {
8345                         u64 false_umin = opcode == BPF_JLT ? val    : val + 1;
8346                         u64 true_umax = opcode == BPF_JLT ? val - 1 : val;
8347
8348                         false_reg->umin_value = max(false_reg->umin_value, false_umin);
8349                         true_reg->umax_value = min(true_reg->umax_value, true_umax);
8350                 }
8351                 break;
8352         }
8353         case BPF_JSLE:
8354         case BPF_JSLT:
8355         {
8356                 if (is_jmp32) {
8357                         s32 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval32    : sval32 + 1;
8358                         s32 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval32 - 1 : sval32;
8359
8360                         false_reg->s32_min_value = max(false_reg->s32_min_value, false_smin);
8361                         true_reg->s32_max_value = min(true_reg->s32_max_value, true_smax);
8362                 } else {
8363                         s64 false_smin = opcode == BPF_JSLT ? sval    : sval + 1;
8364                         s64 true_smax = opcode == BPF_JSLT ? sval - 1 : sval;
8365
8366                         false_reg->smin_value = max(false_reg->smin_value, false_smin);
8367                         true_reg->smax_value = min(true_reg->smax_value, true_smax);
8368                 }
8369                 break;
8370         }
8371         default:
8372                 return;
8373         }
8374
8375         if (is_jmp32) {
8376                 false_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(false_64off),
8377                                              tnum_subreg(false_32off));
8378                 true_reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(true_64off),
8379                                             tnum_subreg(true_32off));
8380                 __reg_combine_32_into_64(false_reg);
8381                 __reg_combine_32_into_64(true_reg);
8382         } else {
8383                 false_reg->var_off = false_64off;
8384                 true_reg->var_off = true_64off;
8385                 __reg_combine_64_into_32(false_reg);
8386                 __reg_combine_64_into_32(true_reg);
8387         }
8388 }
8389
8390 /* Same as above, but for the case that dst_reg holds a constant and src_reg is
8391  * the variable reg.
8392  */
8393 static void reg_set_min_max_inv(struct bpf_reg_state *true_reg,
8394                                 struct bpf_reg_state *false_reg,
8395                                 u64 val, u32 val32,
8396                                 u8 opcode, bool is_jmp32)
8397 {
8398         opcode = flip_opcode(opcode);
8399         /* This uses zero as "not present in table"; luckily the zero opcode,
8400          * BPF_JA, can't get here.
8401          */
8402         if (opcode)
8403                 reg_set_min_max(true_reg, false_reg, val, val32, opcode, is_jmp32);
8404 }
8405
8406 /* Regs are known to be equal, so intersect their min/max/var_off */
8407 static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
8408                                   struct bpf_reg_state *dst_reg)
8409 {
8410         src_reg->umin_value = dst_reg->umin_value = max(src_reg->umin_value,
8411                                                         dst_reg->umin_value);
8412         src_reg->umax_value = dst_reg->umax_value = min(src_reg->umax_value,
8413                                                         dst_reg->umax_value);
8414         src_reg->smin_value = dst_reg->smin_value = max(src_reg->smin_value,
8415                                                         dst_reg->smin_value);
8416         src_reg->smax_value = dst_reg->smax_value = min(src_reg->smax_value,
8417                                                         dst_reg->smax_value);
8418         src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
8419                                                              dst_reg->var_off);
8420         /* We might have learned new bounds from the var_off. */
8421         __update_reg_bounds(src_reg);
8422         __update_reg_bounds(dst_reg);
8423         /* We might have learned something about the sign bit. */
8424         __reg_deduce_bounds(src_reg);
8425         __reg_deduce_bounds(dst_reg);
8426         /* We might have learned some bits from the bounds. */
8427         __reg_bound_offset(src_reg);
8428         __reg_bound_offset(dst_reg);
8429         /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
8430          * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
8431          * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
8432          */
8433         __update_reg_bounds(src_reg);
8434         __update_reg_bounds(dst_reg);
8435 }
8436
8437 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,
8438                                 struct bpf_reg_state *true_dst,
8439                                 struct bpf_reg_state *false_src,
8440                                 struct bpf_reg_state *false_dst,
8441                                 u8 opcode)
8442 {
8443         switch (opcode) {
8444         case BPF_JEQ:
8445                 __reg_combine_min_max(true_src, true_dst);
8446                 break;
8447         case BPF_JNE:
8448                 __reg_combine_min_max(false_src, false_dst);
8449                 break;
8450         }
8451 }
8452
8453 static void mark_ptr_or_null_reg(struct bpf_func_state *state,
8454                                  struct bpf_reg_state *reg, u32 id,
8455                                  bool is_null)
8456 {
8457         if (reg_type_may_be_null(reg->type) && reg->id == id &&
8458             !WARN_ON_ONCE(!reg->id)) {
8459                 /* Old offset (both fixed and variable parts) should
8460                  * have been known-zero, because we don't allow pointer
8461                  * arithmetic on pointers that might be NULL.
8462                  */
8463                 if (WARN_ON_ONCE(reg->smin_value || reg->smax_value ||
8464                                  !tnum_equals_const(reg->var_off, 0) ||
8465                                  reg->off)) {
8466                         __mark_reg_known_zero(reg);
8467                         reg->off = 0;
8468                 }
8469                 if (is_null) {
8470                         reg->type = SCALAR_VALUE;
8471                         /* We don't need id and ref_obj_id from this point
8472                          * onwards anymore, thus we should better reset it,
8473                          * so that state pruning has chances to take effect.
8474                          */
8475                         reg->id = 0;
8476                         reg->ref_obj_id = 0;
8477
8478                         return;
8479                 }
8480
8481                 mark_ptr_not_null_reg(reg);
8482
8483                 if (!reg_may_point_to_spin_lock(reg)) {
8484                         /* For not-NULL ptr, reg->ref_obj_id will be reset
8485                          * in release_reg_references().
8486                          *
8487                          * reg->id is still used by spin_lock ptr. Other
8488                          * than spin_lock ptr type, reg->id can be reset.
8489                          */
8490                         reg->id = 0;
8491                 }
8492         }
8493 }
8494
8495 static void __mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_func_state *state, u32 id,
8496                                     bool is_null)
8497 {
8498         struct bpf_reg_state *reg;
8499         int i;
8500
8501         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
8502                 mark_ptr_or_null_reg(state, &state->regs[i], id, is_null);
8503
8504         bpf_for_each_spilled_reg(i, state, reg) {
8505                 if (!reg)
8506                         continue;
8507                 mark_ptr_or_null_reg(state, reg, id, is_null);
8508         }
8509 }
8510
8511 /* The logic is similar to find_good_pkt_pointers(), both could eventually
8512  * be folded together at some point.
8513  */
8514 static void mark_ptr_or_null_regs(struct bpf_verifier_state *vstate, u32 regno,
8515                                   bool is_null)
8516 {
8517         struct bpf_func_state *state = vstate->frame[vstate->curframe];
8518         struct bpf_reg_state *regs = state->regs;
8519         u32 ref_obj_id = regs[regno].ref_obj_id;
8520         u32 id = regs[regno].id;
8521         int i;
8522
8523         if (ref_obj_id && ref_obj_id == id && is_null)
8524                 /* regs[regno] is in the " == NULL" branch.
8525                  * No one could have freed the reference state before
8526                  * doing the NULL check.
8527                  */
8528                 WARN_ON_ONCE(release_reference_state(state, id));
8529
8530         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++)
8531                 __mark_ptr_or_null_regs(vstate->frame[i], id, is_null);
8532 }
8533
8534 static bool try_match_pkt_pointers(const struct bpf_insn *insn,
8535                                    struct bpf_reg_state *dst_reg,
8536                                    struct bpf_reg_state *src_reg,
8537                                    struct bpf_verifier_state *this_branch,
8538                                    struct bpf_verifier_state *other_branch)
8539 {
8540         if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_X)
8541                 return false;
8542
8543         /* Pointers are always 64-bit. */
8544         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32)
8545                 return false;
8546
8547         switch (BPF_OP(insn->code)) {
8548         case BPF_JGT:
8549                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8550                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8551                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8552                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8553                         /* pkt_data' > pkt_end, pkt_meta' > pkt_data */
8554                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
8555                                                dst_reg->type, false);
8556                         mark_pkt_end(other_branch, insn->dst_reg, true);
8557                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8558                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8559                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8560                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8561                         /* pkt_end > pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
8562                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
8563                                                src_reg->type, true);
8564                         mark_pkt_end(this_branch, insn->src_reg, false);
8565                 } else {
8566                         return false;
8567                 }
8568                 break;
8569         case BPF_JLT:
8570                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8571                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8572                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8573                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8574                         /* pkt_data' < pkt_end, pkt_meta' < pkt_data */
8575                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
8576                                                dst_reg->type, true);
8577                         mark_pkt_end(this_branch, insn->dst_reg, false);
8578                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8579                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8580                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8581                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8582                         /* pkt_end < pkt_data', pkt_data > pkt_meta' */
8583                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
8584                                                src_reg->type, false);
8585                         mark_pkt_end(other_branch, insn->src_reg, true);
8586                 } else {
8587                         return false;
8588                 }
8589                 break;
8590         case BPF_JGE:
8591                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8592                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8593                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8594                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8595                         /* pkt_data' >= pkt_end, pkt_meta' >= pkt_data */
8596                         find_good_pkt_pointers(this_branch, dst_reg,
8597                                                dst_reg->type, true);
8598                         mark_pkt_end(other_branch, insn->dst_reg, false);
8599                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8600                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8601                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8602                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8603                         /* pkt_end >= pkt_data', pkt_data >= pkt_meta' */
8604                         find_good_pkt_pointers(other_branch, src_reg,
8605                                                src_reg->type, false);
8606                         mark_pkt_end(this_branch, insn->src_reg, true);
8607                 } else {
8608                         return false;
8609                 }
8610                 break;
8611         case BPF_JLE:
8612                 if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET &&
8613                      src_reg->type == PTR_TO_PACKET_END) ||
8614                     (dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_META &&
8615                      reg_is_init_pkt_pointer(src_reg, PTR_TO_PACKET))) {
8616                         /* pkt_data' <= pkt_end, pkt_meta' <= pkt_data */
8617                         find_good_pkt_pointers(other_branch, dst_reg,
8618                                                dst_reg->type, false);
8619                         mark_pkt_end(this_branch, insn->dst_reg, true);
8620                 } else if ((dst_reg->type == PTR_TO_PACKET_END &&
8621                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET) ||
8622                            (reg_is_init_pkt_pointer(dst_reg, PTR_TO_PACKET) &&
8623                             src_reg->type == PTR_TO_PACKET_META)) {
8624                         /* pkt_end <= pkt_data', pkt_data <= pkt_meta' */
8625                         find_good_pkt_pointers(this_branch, src_reg,
8626                                                src_reg->type, true);
8627                         mark_pkt_end(other_branch, insn->src_reg, false);
8628                 } else {
8629                         return false;
8630                 }
8631                 break;
8632         default:
8633                 return false;
8634         }
8635
8636         return true;
8637 }
8638
8639 static void find_equal_scalars(struct bpf_verifier_state *vstate,
8640                                struct bpf_reg_state *known_reg)
8641 {
8642         struct bpf_func_state *state;
8643         struct bpf_reg_state *reg;
8644         int i, j;
8645
8646         for (i = 0; i <= vstate->curframe; i++) {
8647                 state = vstate->frame[i];
8648                 for (j = 0; j < MAX_BPF_REG; j++) {
8649                         reg = &state->regs[j];
8650                         if (reg->type == SCALAR_VALUE && reg->id == known_reg->id)
8651                                 *reg = *known_reg;
8652                 }
8653
8654                 bpf_for_each_spilled_reg(j, state, reg) {
8655                         if (!reg)
8656                                 continue;
8657                         if (reg->type == SCALAR_VALUE && reg->id == known_reg->id)
8658                                 *reg = *known_reg;
8659                 }
8660         }
8661 }
8662
8663 static int check_cond_jmp_op(struct bpf_verifier_env *env,
8664                              struct bpf_insn *insn, int *insn_idx)
8665 {
8666         struct bpf_verifier_state *this_branch = env->cur_state;
8667         struct bpf_verifier_state *other_branch;
8668         struct bpf_reg_state *regs = this_branch->frame[this_branch->curframe]->regs;
8669         struct bpf_reg_state *dst_reg, *other_branch_regs, *src_reg = NULL;
8670         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
8671         bool is_jmp32;
8672         int pred = -1;
8673         int err;
8674
8675         /* Only conditional jumps are expected to reach here. */
8676         if (opcode == BPF_JA || opcode > BPF_JSLE) {
8677                 verbose(env, "invalid BPF_JMP/JMP32 opcode %x\n", opcode);
8678                 return -EINVAL;
8679         }
8680
8681         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8682                 if (insn->imm != 0) {
8683                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
8684                         return -EINVAL;
8685                 }
8686
8687                 /* check src1 operand */
8688                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
8689                 if (err)
8690                         return err;
8691
8692                 if (is_pointer_value(env, insn->src_reg)) {
8693                         verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
8694                                 insn->src_reg);
8695                         return -EACCES;
8696                 }
8697                 src_reg = &regs[insn->src_reg];
8698         } else {
8699                 if (insn->src_reg != BPF_REG_0) {
8700                         verbose(env, "BPF_JMP/JMP32 uses reserved fields\n");
8701                         return -EINVAL;
8702                 }
8703         }
8704
8705         /* check src2 operand */
8706         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
8707         if (err)
8708                 return err;
8709
8710         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
8711         is_jmp32 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_JMP32;
8712
8713         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_K) {
8714                 pred = is_branch_taken(dst_reg, insn->imm, opcode, is_jmp32);
8715         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8716                    is_jmp32 && tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))) {
8717                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
8718                                        tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
8719                                        opcode,
8720                                        is_jmp32);
8721         } else if (src_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8722                    !is_jmp32 && tnum_is_const(src_reg->var_off)) {
8723                 pred = is_branch_taken(dst_reg,
8724                                        src_reg->var_off.value,
8725                                        opcode,
8726                                        is_jmp32);
8727         } else if (reg_is_pkt_pointer_any(dst_reg) &&
8728                    reg_is_pkt_pointer_any(src_reg) &&
8729                    !is_jmp32) {
8730                 pred = is_pkt_ptr_branch_taken(dst_reg, src_reg, opcode);
8731         }
8732
8733         if (pred >= 0) {
8734                 /* If we get here with a dst_reg pointer type it is because
8735                  * above is_branch_taken() special cased the 0 comparison.
8736                  */
8737                 if (!__is_pointer_value(false, dst_reg))
8738                         err = mark_chain_precision(env, insn->dst_reg);
8739                 if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X && !err &&
8740                     !__is_pointer_value(false, src_reg))
8741                         err = mark_chain_precision(env, insn->src_reg);
8742                 if (err)
8743                         return err;
8744         }
8745         if (pred == 1) {
8746                 /* only follow the goto, ignore fall-through */
8747                 *insn_idx += insn->off;
8748                 return 0;
8749         } else if (pred == 0) {
8750                 /* only follow fall-through branch, since
8751                  * that's where the program will go
8752                  */
8753                 return 0;
8754         }
8755
8756         other_branch = push_stack(env, *insn_idx + insn->off + 1, *insn_idx,
8757                                   false);
8758         if (!other_branch)
8759                 return -EFAULT;
8760         other_branch_regs = other_branch->frame[other_branch->curframe]->regs;
8761
8762         /* detect if we are comparing against a constant value so we can adjust
8763          * our min/max values for our dst register.
8764          * this is only legit if both are scalars (or pointers to the same
8765          * object, I suppose, but we don't support that right now), because
8766          * otherwise the different base pointers mean the offsets aren't
8767          * comparable.
8768          */
8769         if (BPF_SRC(insn->code) == BPF_X) {
8770                 struct bpf_reg_state *src_reg = &regs[insn->src_reg];
8771
8772                 if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE &&
8773                     src_reg->type == SCALAR_VALUE) {
8774                         if (tnum_is_const(src_reg->var_off) ||
8775                             (is_jmp32 &&
8776                              tnum_is_const(tnum_subreg(src_reg->var_off))))
8777                                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
8778                                                 dst_reg,
8779                                                 src_reg->var_off.value,
8780                                                 tnum_subreg(src_reg->var_off).value,
8781                                                 opcode, is_jmp32);
8782                         else if (tnum_is_const(dst_reg->var_off) ||
8783                                  (is_jmp32 &&
8784                                   tnum_is_const(tnum_subreg(dst_reg->var_off))))
8785                                 reg_set_min_max_inv(&other_branch_regs[insn->src_reg],
8786                                                     src_reg,
8787                                                     dst_reg->var_off.value,
8788                                                     tnum_subreg(dst_reg->var_off).value,
8789                                                     opcode, is_jmp32);
8790                         else if (!is_jmp32 &&
8791                                  (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE))
8792                                 /* Comparing for equality, we can combine knowledge */
8793                                 reg_combine_min_max(&other_branch_regs[insn->src_reg],
8794                                                     &other_branch_regs[insn->dst_reg],
8795                                                     src_reg, dst_reg, opcode);
8796                         if (src_reg->id &&
8797                             !WARN_ON_ONCE(src_reg->id != other_branch_regs[insn->src_reg].id)) {
8798                                 find_equal_scalars(this_branch, src_reg);
8799                                 find_equal_scalars(other_branch, &other_branch_regs[insn->src_reg]);
8800                         }
8801
8802                 }
8803         } else if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE) {
8804                 reg_set_min_max(&other_branch_regs[insn->dst_reg],
8805                                         dst_reg, insn->imm, (u32)insn->imm,
8806                                         opcode, is_jmp32);
8807         }
8808
8809         if (dst_reg->type == SCALAR_VALUE && dst_reg->id &&
8810             !WARN_ON_ONCE(dst_reg->id != other_branch_regs[insn->dst_reg].id)) {
8811                 find_equal_scalars(this_branch, dst_reg);
8812                 find_equal_scalars(other_branch, &other_branch_regs[insn->dst_reg]);
8813         }
8814
8815         /* detect if R == 0 where R is returned from bpf_map_lookup_elem().
8816          * NOTE: these optimizations below are related with pointer comparison
8817          *       which will never be JMP32.
8818          */
8819         if (!is_jmp32 && BPF_SRC(insn->code) == BPF_K &&
8820             insn->imm == 0 && (opcode == BPF_JEQ || opcode == BPF_JNE) &&
8821             reg_type_may_be_null(dst_reg->type)) {
8822                 /* Mark all identical registers in each branch as either
8823                  * safe or unknown depending R == 0 or R != 0 conditional.
8824                  */
8825                 mark_ptr_or_null_regs(this_branch, insn->dst_reg,
8826                                       opcode == BPF_JNE);
8827                 mark_ptr_or_null_regs(other_branch, insn->dst_reg,
8828                                       opcode == BPF_JEQ);
8829         } else if (!try_match_pkt_pointers(insn, dst_reg, &regs[insn->src_reg],
8830                                            this_branch, other_branch) &&
8831                    is_pointer_value(env, insn->dst_reg)) {
8832                 verbose(env, "R%d pointer comparison prohibited\n",
8833                         insn->dst_reg);
8834                 return -EACCES;
8835         }
8836         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL)
8837                 print_verifier_state(env, this_branch->frame[this_branch->curframe]);
8838         return 0;
8839 }
8840
8841 /* verify BPF_LD_IMM64 instruction */
8842 static int check_ld_imm(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
8843 {
8844         struct bpf_insn_aux_data *aux = cur_aux(env);
8845         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
8846         struct bpf_reg_state *dst_reg;
8847         struct bpf_map *map;
8848         int err;
8849
8850         if (BPF_SIZE(insn->code) != BPF_DW) {
8851                 verbose(env, "invalid BPF_LD_IMM insn\n");
8852                 return -EINVAL;
8853         }
8854         if (insn->off != 0) {
8855                 verbose(env, "BPF_LD_IMM64 uses reserved fields\n");
8856                 return -EINVAL;
8857         }
8858
8859         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP);
8860         if (err)
8861                 return err;
8862
8863         dst_reg = &regs[insn->dst_reg];
8864         if (insn->src_reg == 0) {
8865                 u64 imm = ((u64)(insn + 1)->imm << 32) | (u32)insn->imm;
8866
8867                 dst_reg->type = SCALAR_VALUE;
8868                 __mark_reg_known(&regs[insn->dst_reg], imm);
8869                 return 0;
8870         }
8871
8872         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_BTF_ID) {
8873                 mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
8874
8875                 dst_reg->type = aux->btf_var.reg_type;
8876                 switch (dst_reg->type) {
8877                 case PTR_TO_MEM:
8878                         dst_reg->mem_size = aux->btf_var.mem_size;
8879                         break;
8880                 case PTR_TO_BTF_ID:
8881                 case PTR_TO_PERCPU_BTF_ID:
8882                         dst_reg->btf = aux->btf_var.btf;
8883                         dst_reg->btf_id = aux->btf_var.btf_id;
8884                         break;
8885                 default:
8886                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8887                         return -EFAULT;
8888                 }
8889                 return 0;
8890         }
8891
8892         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC) {
8893                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
8894                 u32 subprogno = insn[1].imm;
8895
8896                 if (!aux->func_info) {
8897                         verbose(env, "missing btf func_info\n");
8898                         return -EINVAL;
8899                 }
8900                 if (aux->func_info_aux[subprogno].linkage != BTF_FUNC_STATIC) {
8901                         verbose(env, "callback function not static\n");
8902                         return -EINVAL;
8903                 }
8904
8905                 dst_reg->type = PTR_TO_FUNC;
8906                 dst_reg->subprogno = subprogno;
8907                 return 0;
8908         }
8909
8910         map = env->used_maps[aux->map_index];
8911         mark_reg_known_zero(env, regs, insn->dst_reg);
8912         dst_reg->map_ptr = map;
8913
8914         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) {
8915                 dst_reg->type = PTR_TO_MAP_VALUE;
8916                 dst_reg->off = aux->map_off;
8917                 if (map_value_has_spin_lock(map))
8918                         dst_reg->id = ++env->id_gen;
8919         } else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
8920                 dst_reg->type = CONST_PTR_TO_MAP;
8921         } else {
8922                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8923                 return -EINVAL;
8924         }
8925
8926         return 0;
8927 }
8928
8929 static bool may_access_skb(enum bpf_prog_type type)
8930 {
8931         switch (type) {
8932         case BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER:
8933         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS:
8934         case BPF_PROG_TYPE_SCHED_ACT:
8935                 return true;
8936         default:
8937                 return false;
8938         }
8939 }
8940
8941 /* verify safety of LD_ABS|LD_IND instructions:
8942  * - they can only appear in the programs where ctx == skb
8943  * - since they are wrappers of function calls, they scratch R1-R5 registers,
8944  *   preserve R6-R9, and store return value into R0
8945  *
8946  * Implicit input:
8947  *   ctx == skb == R6 == CTX
8948  *
8949  * Explicit input:
8950  *   SRC == any register
8951  *   IMM == 32-bit immediate
8952  *
8953  * Output:
8954  *   R0 - 8/16/32-bit skb data converted to cpu endianness
8955  */
8956 static int check_ld_abs(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
8957 {
8958         struct bpf_reg_state *regs = cur_regs(env);
8959         static const int ctx_reg = BPF_REG_6;
8960         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
8961         int i, err;
8962
8963         if (!may_access_skb(resolve_prog_type(env->prog))) {
8964                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] instructions not allowed for this program type\n");
8965                 return -EINVAL;
8966         }
8967
8968         if (!env->ops->gen_ld_abs) {
8969                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
8970                 return -EINVAL;
8971         }
8972
8973         if (insn->dst_reg != BPF_REG_0 || insn->off != 0 ||
8974             BPF_SIZE(insn->code) == BPF_DW ||
8975             (mode == BPF_ABS && insn->src_reg != BPF_REG_0)) {
8976                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] uses reserved fields\n");
8977                 return -EINVAL;
8978         }
8979
8980         /* check whether implicit source operand (register R6) is readable */
8981         err = check_reg_arg(env, ctx_reg, SRC_OP);
8982         if (err)
8983                 return err;
8984
8985         /* Disallow usage of BPF_LD_[ABS|IND] with reference tracking, as
8986          * gen_ld_abs() may terminate the program at runtime, leading to
8987          * reference leak.
8988          */
8989         err = check_reference_leak(env);
8990         if (err) {
8991                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be mixed with socket references\n");
8992                 return err;
8993         }
8994
8995         if (env->cur_state->active_spin_lock) {
8996                 verbose(env, "BPF_LD_[ABS|IND] cannot be used inside bpf_spin_lock-ed region\n");
8997                 return -EINVAL;
8998         }
8999
9000         if (regs[ctx_reg].type != PTR_TO_CTX) {
9001                 verbose(env,
9002                         "at the time of BPF_LD_ABS|IND R6 != pointer to skb\n");
9003                 return -EINVAL;
9004         }
9005
9006         if (mode == BPF_IND) {
9007                 /* check explicit source operand */
9008                 err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
9009                 if (err)
9010                         return err;
9011         }
9012
9013         err = check_ctx_reg(env, &regs[ctx_reg], ctx_reg);
9014         if (err < 0)
9015                 return err;
9016
9017         /* reset caller saved regs to unreadable */
9018         for (i = 0; i < CALLER_SAVED_REGS; i++) {
9019                 mark_reg_not_init(env, regs, caller_saved[i]);
9020                 check_reg_arg(env, caller_saved[i], DST_OP_NO_MARK);
9021         }
9022
9023         /* mark destination R0 register as readable, since it contains
9024          * the value fetched from the packet.
9025          * Already marked as written above.
9026          */
9027         mark_reg_unknown(env, regs, BPF_REG_0);
9028         /* ld_abs load up to 32-bit skb data. */
9029         regs[BPF_REG_0].subreg_def = env->insn_idx + 1;
9030         return 0;
9031 }
9032
9033 static int check_return_code(struct bpf_verifier_env *env)
9034 {
9035         struct tnum enforce_attach_type_range = tnum_unknown;
9036         const struct bpf_prog *prog = env->prog;
9037         struct bpf_reg_state *reg;
9038         struct tnum range = tnum_range(0, 1);
9039         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(env->prog);
9040         int err;
9041         const bool is_subprog = env->cur_state->frame[0]->subprogno;
9042
9043         /* LSM and struct_ops func-ptr's return type could be "void" */
9044         if (!is_subprog &&
9045             (prog_type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS ||
9046              prog_type == BPF_PROG_TYPE_LSM) &&
9047             !prog->aux->attach_func_proto->type)
9048                 return 0;
9049
9050         /* eBPF calling convetion is such that R0 is used
9051          * to return the value from eBPF program.
9052          * Make sure that it's readable at this time
9053          * of bpf_exit, which means that program wrote
9054          * something into it earlier
9055          */
9056         err = check_reg_arg(env, BPF_REG_0, SRC_OP);
9057         if (err)
9058                 return err;
9059
9060         if (is_pointer_value(env, BPF_REG_0)) {
9061                 verbose(env, "R0 leaks addr as return value\n");
9062                 return -EACCES;
9063         }
9064
9065         reg = cur_regs(env) + BPF_REG_0;
9066         if (is_subprog) {
9067                 if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9068                         verbose(env, "At subprogram exit the register R0 is not a scalar value (%s)\n",
9069                                 reg_type_str[reg->type]);
9070                         return -EINVAL;
9071                 }
9072                 return 0;
9073         }
9074
9075         switch (prog_type) {
9076         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK_ADDR:
9077                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP4_RECVMSG ||
9078                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_UDP6_RECVMSG ||
9079                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_GETPEERNAME ||
9080                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_GETPEERNAME ||
9081                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_GETSOCKNAME ||
9082                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_GETSOCKNAME)
9083                         range = tnum_range(1, 1);
9084                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET4_BIND ||
9085                     env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET6_BIND)
9086                         range = tnum_range(0, 3);
9087                 break;
9088         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SKB:
9089                 if (env->prog->expected_attach_type == BPF_CGROUP_INET_EGRESS) {
9090                         range = tnum_range(0, 3);
9091                         enforce_attach_type_range = tnum_range(2, 3);
9092                 }
9093                 break;
9094         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK:
9095         case BPF_PROG_TYPE_SOCK_OPS:
9096         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE:
9097         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SYSCTL:
9098         case BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCKOPT:
9099                 break;
9100         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
9101                 if (!env->prog->aux->attach_btf_id)
9102                         return 0;
9103                 range = tnum_const(0);
9104                 break;
9105         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
9106                 switch (env->prog->expected_attach_type) {
9107                 case BPF_TRACE_FENTRY:
9108                 case BPF_TRACE_FEXIT:
9109                         range = tnum_const(0);
9110                         break;
9111                 case BPF_TRACE_RAW_TP:
9112                 case BPF_MODIFY_RETURN:
9113                         return 0;
9114                 case BPF_TRACE_ITER:
9115                         break;
9116                 default:
9117                         return -ENOTSUPP;
9118                 }
9119                 break;
9120         case BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP:
9121                 range = tnum_range(SK_DROP, SK_PASS);
9122                 break;
9123         case BPF_PROG_TYPE_EXT:
9124                 /* freplace program can return anything as its return value
9125                  * depends on the to-be-replaced kernel func or bpf program.
9126                  */
9127         default:
9128                 return 0;
9129         }
9130
9131         if (reg->type != SCALAR_VALUE) {
9132                 verbose(env, "At program exit the register R0 is not a known value (%s)\n",
9133                         reg_type_str[reg->type]);
9134                 return -EINVAL;
9135         }
9136
9137         if (!tnum_in(range, reg->var_off)) {
9138                 verbose_invalid_scalar(env, reg, &range, "program exit", "R0");
9139                 return -EINVAL;
9140         }
9141
9142         if (!tnum_is_unknown(enforce_attach_type_range) &&
9143             tnum_in(enforce_attach_type_range, reg->var_off))
9144                 env->prog->enforce_expected_attach_type = 1;
9145         return 0;
9146 }
9147
9148 /* non-recursive DFS pseudo code
9149  * 1  procedure DFS-iterative(G,v):
9150  * 2      label v as discovered
9151  * 3      let S be a stack
9152  * 4      S.push(v)
9153  * 5      while S is not empty
9154  * 6            t <- S.pop()
9155  * 7            if t is what we're looking for:
9156  * 8                return t
9157  * 9            for all edges e in G.adjacentEdges(t) do
9158  * 10               if edge e is already labelled
9159  * 11                   continue with the next edge
9160  * 12               w <- G.adjacentVertex(t,e)
9161  * 13               if vertex w is not discovered and not explored
9162  * 14                   label e as tree-edge
9163  * 15                   label w as discovered
9164  * 16                   S.push(w)
9165  * 17                   continue at 5
9166  * 18               else if vertex w is discovered
9167  * 19                   label e as back-edge
9168  * 20               else
9169  * 21                   // vertex w is explored
9170  * 22                   label e as forward- or cross-edge
9171  * 23           label t as explored
9172  * 24           S.pop()
9173  *
9174  * convention:
9175  * 0x10 - discovered
9176  * 0x11 - discovered and fall-through edge labelled
9177  * 0x12 - discovered and fall-through and branch edges labelled
9178  * 0x20 - explored
9179  */
9180
9181 enum {
9182         DISCOVERED = 0x10,
9183         EXPLORED = 0x20,
9184         FALLTHROUGH = 1,
9185         BRANCH = 2,
9186 };
9187
9188 static u32 state_htab_size(struct bpf_verifier_env *env)
9189 {
9190         return env->prog->len;
9191 }
9192
9193 static struct bpf_verifier_state_list **explored_state(
9194                                         struct bpf_verifier_env *env,
9195                                         int idx)
9196 {
9197         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state;
9198         struct bpf_func_state *state = cur->frame[cur->curframe];
9199
9200         return &env->explored_states[(idx ^ state->callsite) % state_htab_size(env)];
9201 }
9202
9203 static void init_explored_state(struct bpf_verifier_env *env, int idx)
9204 {
9205         env->insn_aux_data[idx].prune_point = true;
9206 }
9207
9208 enum {
9209         DONE_EXPLORING = 0,
9210         KEEP_EXPLORING = 1,
9211 };
9212
9213 /* t, w, e - match pseudo-code above:
9214  * t - index of current instruction
9215  * w - next instruction
9216  * e - edge
9217  */
9218 static int push_insn(int t, int w, int e, struct bpf_verifier_env *env,
9219                      bool loop_ok)
9220 {
9221         int *insn_stack = env->cfg.insn_stack;
9222         int *insn_state = env->cfg.insn_state;
9223
9224         if (e == FALLTHROUGH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | FALLTHROUGH))
9225                 return DONE_EXPLORING;
9226
9227         if (e == BRANCH && insn_state[t] >= (DISCOVERED | BRANCH))
9228                 return DONE_EXPLORING;
9229
9230         if (w < 0 || w >= env->prog->len) {
9231                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
9232                 verbose(env, "jump out of range from insn %d to %d\n", t, w);
9233                 return -EINVAL;
9234         }
9235
9236         if (e == BRANCH)
9237                 /* mark branch target for state pruning */
9238                 init_explored_state(env, w);
9239
9240         if (insn_state[w] == 0) {
9241                 /* tree-edge */
9242                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
9243                 insn_state[w] = DISCOVERED;
9244                 if (env->cfg.cur_stack >= env->prog->len)
9245                         return -E2BIG;
9246                 insn_stack[env->cfg.cur_stack++] = w;
9247                 return KEEP_EXPLORING;
9248         } else if ((insn_state[w] & 0xF0) == DISCOVERED) {
9249                 if (loop_ok && env->bpf_capable)
9250                         return DONE_EXPLORING;
9251                 verbose_linfo(env, t, "%d: ", t);
9252                 verbose_linfo(env, w, "%d: ", w);
9253                 verbose(env, "back-edge from insn %d to %d\n", t, w);
9254                 return -EINVAL;
9255         } else if (insn_state[w] == EXPLORED) {
9256                 /* forward- or cross-edge */
9257                 insn_state[t] = DISCOVERED | e;
9258         } else {
9259                 verbose(env, "insn state internal bug\n");
9260                 return -EFAULT;
9261         }
9262         return DONE_EXPLORING;
9263 }
9264
9265 static int visit_func_call_insn(int t, int insn_cnt,
9266                                 struct bpf_insn *insns,
9267                                 struct bpf_verifier_env *env,
9268                                 bool visit_callee)
9269 {
9270         int ret;
9271
9272         ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
9273         if (ret)
9274                 return ret;
9275
9276         if (t + 1 < insn_cnt)
9277                 init_explored_state(env, t + 1);
9278         if (visit_callee) {
9279                 init_explored_state(env, t);
9280                 ret = push_insn(t, t + insns[t].imm + 1, BRANCH,
9281                                 env, false);
9282         }
9283         return ret;
9284 }
9285
9286 /* Visits the instruction at index t and returns one of the following:
9287  *  < 0 - an error occurred
9288  *  DONE_EXPLORING - the instruction was fully explored
9289  *  KEEP_EXPLORING - there is still work to be done before it is fully explored
9290  */
9291 static int visit_insn(int t, int insn_cnt, struct bpf_verifier_env *env)
9292 {
9293         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
9294         int ret;
9295
9296         if (bpf_pseudo_func(insns + t))
9297                 return visit_func_call_insn(t, insn_cnt, insns, env, true);
9298
9299         /* All non-branch instructions have a single fall-through edge. */
9300         if (BPF_CLASS(insns[t].code) != BPF_JMP &&
9301             BPF_CLASS(insns[t].code) != BPF_JMP32)
9302                 return push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, false);
9303
9304         switch (BPF_OP(insns[t].code)) {
9305         case BPF_EXIT:
9306                 return DONE_EXPLORING;
9307
9308         case BPF_CALL:
9309                 return visit_func_call_insn(t, insn_cnt, insns, env,
9310                                             insns[t].src_reg == BPF_PSEUDO_CALL);
9311
9312         case BPF_JA:
9313                 if (BPF_SRC(insns[t].code) != BPF_K)
9314                         return -EINVAL;
9315
9316                 /* unconditional jump with single edge */
9317                 ret = push_insn(t, t + insns[t].off + 1, FALLTHROUGH, env,
9318                                 true);
9319                 if (ret)
9320                         return ret;
9321
9322                 /* unconditional jmp is not a good pruning point,
9323                  * but it's marked, since backtracking needs
9324                  * to record jmp history in is_state_visited().
9325                  */
9326                 init_explored_state(env, t + insns[t].off + 1);
9327                 /* tell verifier to check for equivalent states
9328                  * after every call and jump
9329                  */
9330                 if (t + 1 < insn_cnt)
9331                         init_explored_state(env, t + 1);
9332
9333                 return ret;
9334
9335         default:
9336                 /* conditional jump with two edges */
9337                 init_explored_state(env, t);
9338                 ret = push_insn(t, t + 1, FALLTHROUGH, env, true);
9339                 if (ret)
9340                         return ret;
9341
9342                 return push_insn(t, t + insns[t].off + 1, BRANCH, env, true);
9343         }
9344 }
9345
9346 /* non-recursive depth-first-search to detect loops in BPF program
9347  * loop == back-edge in directed graph
9348  */
9349 static int check_cfg(struct bpf_verifier_env *env)
9350 {
9351         int insn_cnt = env->prog->len;
9352         int *insn_stack, *insn_state;
9353         int ret = 0;
9354         int i;
9355
9356         insn_state = env->cfg.insn_state = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
9357         if (!insn_state)
9358                 return -ENOMEM;
9359
9360         insn_stack = env->cfg.insn_stack = kvcalloc(insn_cnt, sizeof(int), GFP_KERNEL);
9361         if (!insn_stack) {
9362                 kvfree(insn_state);
9363                 return -ENOMEM;
9364         }
9365
9366         insn_state[0] = DISCOVERED; /* mark 1st insn as discovered */
9367         insn_stack[0] = 0; /* 0 is the first instruction */
9368         env->cfg.cur_stack = 1;
9369
9370         while (env->cfg.cur_stack > 0) {
9371                 int t = insn_stack[env->cfg.cur_stack - 1];
9372
9373                 ret = visit_insn(t, insn_cnt, env);
9374                 switch (ret) {
9375                 case DONE_EXPLORING:
9376                         insn_state[t] = EXPLORED;
9377                         env->cfg.cur_stack--;
9378                         break;
9379                 case KEEP_EXPLORING:
9380                         break;
9381                 default:
9382                         if (ret > 0) {
9383                                 verbose(env, "visit_insn internal bug\n");
9384                                 ret = -EFAULT;
9385                         }
9386                         goto err_free;
9387                 }
9388         }
9389
9390         if (env->cfg.cur_stack < 0) {
9391                 verbose(env, "pop stack internal bug\n");
9392                 ret = -EFAULT;
9393                 goto err_free;
9394         }
9395
9396         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
9397                 if (insn_state[i] != EXPLORED) {
9398                         verbose(env, "unreachable insn %d\n", i);
9399                         ret = -EINVAL;
9400                         goto err_free;
9401                 }
9402         }
9403         ret = 0; /* cfg looks good */
9404
9405 err_free:
9406         kvfree(insn_state);
9407         kvfree(insn_stack);
9408         env->cfg.insn_state = env->cfg.insn_stack = NULL;
9409         return ret;
9410 }
9411
9412 static int check_abnormal_return(struct bpf_verifier_env *env)
9413 {
9414         int i;
9415
9416         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
9417                 if (env->subprog_info[i].has_ld_abs) {
9418                         verbose(env, "LD_ABS is not allowed in subprogs without BTF\n");
9419                         return -EINVAL;
9420                 }
9421                 if (env->subprog_info[i].has_tail_call) {
9422                         verbose(env, "tail_call is not allowed in subprogs without BTF\n");
9423                         return -EINVAL;
9424                 }
9425         }
9426         return 0;
9427 }
9428
9429 /* The minimum supported BTF func info size */
9430 #define MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE   8
9431 #define MAX_FUNCINFO_REC_SIZE   252
9432
9433 static int check_btf_func(struct bpf_verifier_env *env,
9434                           const union bpf_attr *attr,
9435                           union bpf_attr __user *uattr)
9436 {
9437         const struct btf_type *type, *func_proto, *ret_type;
9438         u32 i, nfuncs, urec_size, min_size;
9439         u32 krec_size = sizeof(struct bpf_func_info);
9440         struct bpf_func_info *krecord;
9441         struct bpf_func_info_aux *info_aux = NULL;
9442         struct bpf_prog *prog;
9443         const struct btf *btf;
9444         void __user *urecord;
9445         u32 prev_offset = 0;
9446         bool scalar_return;
9447         int ret = -ENOMEM;
9448
9449         nfuncs = attr->func_info_cnt;
9450         if (!nfuncs) {
9451                 if (check_abnormal_return(env))
9452                         return -EINVAL;
9453                 return 0;
9454         }
9455
9456         if (nfuncs != env->subprog_cnt) {
9457                 verbose(env, "number of funcs in func_info doesn't match number of subprogs\n");
9458                 return -EINVAL;
9459         }
9460
9461         urec_size = attr->func_info_rec_size;
9462         if (urec_size < MIN_BPF_FUNCINFO_SIZE ||
9463             urec_size > MAX_FUNCINFO_REC_SIZE ||
9464             urec_size % sizeof(u32)) {
9465                 verbose(env, "invalid func info rec size %u\n", urec_size);
9466                 return -EINVAL;
9467         }
9468
9469         prog = env->prog;
9470         btf = prog->aux->btf;
9471
9472         urecord = u64_to_user_ptr(attr->func_info);
9473         min_size = min_t(u32, krec_size, urec_size);
9474
9475         krecord = kvcalloc(nfuncs, krec_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9476         if (!krecord)
9477                 return -ENOMEM;
9478         info_aux = kcalloc(nfuncs, sizeof(*info_aux), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9479         if (!info_aux)
9480                 goto err_free;
9481
9482         for (i = 0; i < nfuncs; i++) {
9483                 ret = bpf_check_uarg_tail_zero(urecord, krec_size, urec_size);
9484                 if (ret) {
9485                         if (ret == -E2BIG) {
9486                                 verbose(env, "nonzero tailing record in func info");
9487                                 /* set the size kernel expects so loader can zero
9488                                  * out the rest of the record.
9489                                  */
9490                                 if (put_user(min_size, &uattr->func_info_rec_size))
9491                                         ret = -EFAULT;
9492                         }
9493                         goto err_free;
9494                 }
9495
9496                 if (copy_from_user(&krecord[i], urecord, min_size)) {
9497                         ret = -EFAULT;
9498                         goto err_free;
9499                 }
9500
9501                 /* check insn_off */
9502                 ret = -EINVAL;
9503                 if (i == 0) {
9504                         if (krecord[i].insn_off) {
9505                                 verbose(env,
9506                                         "nonzero insn_off %u for the first func info record",
9507                                         krecord[i].insn_off);
9508                                 goto err_free;
9509                         }
9510                 } else if (krecord[i].insn_off <= prev_offset) {
9511                         verbose(env,
9512                                 "same or smaller insn offset (%u) than previous func info record (%u)",
9513                                 krecord[i].insn_off, prev_offset);
9514                         goto err_free;
9515                 }
9516
9517                 if (env->subprog_info[i].start != krecord[i].insn_off) {
9518                         verbose(env, "func_info BTF section doesn't match subprog layout in BPF program\n");
9519                         goto err_free;
9520                 }
9521
9522                 /* check type_id */
9523                 type = btf_type_by_id(btf, krecord[i].type_id);
9524                 if (!type || !btf_type_is_func(type)) {
9525                         verbose(env, "invalid type id %d in func info",
9526                                 krecord[i].type_id);
9527                         goto err_free;
9528                 }
9529                 info_aux[i].linkage = BTF_INFO_VLEN(type->info);
9530
9531                 func_proto = btf_type_by_id(btf, type->type);
9532                 if (unlikely(!func_proto || !btf_type_is_func_proto(func_proto)))
9533                         /* btf_func_check() already verified it during BTF load */
9534                         goto err_free;
9535                 ret_type = btf_type_skip_modifiers(btf, func_proto->type, NULL);
9536                 scalar_return =
9537                         btf_type_is_small_int(ret_type) || btf_type_is_enum(ret_type);
9538                 if (i && !scalar_return && env->subprog_info[i].has_ld_abs) {
9539                         verbose(env, "LD_ABS is only allowed in functions that return 'int'.\n");
9540                         goto err_free;
9541                 }
9542                 if (i && !scalar_return && env->subprog_info[i].has_tail_call) {
9543                         verbose(env, "tail_call is only allowed in functions that return 'int'.\n");
9544                         goto err_free;
9545                 }
9546
9547                 prev_offset = krecord[i].insn_off;
9548                 urecord += urec_size;
9549         }
9550
9551         prog->aux->func_info = krecord;
9552         prog->aux->func_info_cnt = nfuncs;
9553         prog->aux->func_info_aux = info_aux;
9554         return 0;
9555
9556 err_free:
9557         kvfree(krecord);
9558         kfree(info_aux);
9559         return ret;
9560 }
9561
9562 static void adjust_btf_func(struct bpf_verifier_env *env)
9563 {
9564         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
9565         int i;
9566
9567         if (!aux->func_info)
9568                 return;
9569
9570         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
9571                 aux->func_info[i].insn_off = env->subprog_info[i].start;
9572 }
9573
9574 #define MIN_BPF_LINEINFO_SIZE   (offsetof(struct bpf_line_info, line_col) + \
9575                 sizeof(((struct bpf_line_info *)(0))->line_col))
9576 #define MAX_LINEINFO_REC_SIZE   MAX_FUNCINFO_REC_SIZE
9577
9578 static int check_btf_line(struct bpf_verifier_env *env,
9579                           const union bpf_attr *attr,
9580                           union bpf_attr __user *uattr)
9581 {
9582         u32 i, s, nr_linfo, ncopy, expected_size, rec_size, prev_offset = 0;
9583         struct bpf_subprog_info *sub;
9584         struct bpf_line_info *linfo;
9585         struct bpf_prog *prog;
9586         const struct btf *btf;
9587         void __user *ulinfo;
9588         int err;
9589
9590         nr_linfo = attr->line_info_cnt;
9591         if (!nr_linfo)
9592                 return 0;
9593
9594         rec_size = attr->line_info_rec_size;
9595         if (rec_size < MIN_BPF_LINEINFO_SIZE ||
9596             rec_size > MAX_LINEINFO_REC_SIZE ||
9597             rec_size & (sizeof(u32) - 1))
9598                 return -EINVAL;
9599
9600         /* Need to zero it in case the userspace may
9601          * pass in a smaller bpf_line_info object.
9602          */
9603         linfo = kvcalloc(nr_linfo, sizeof(struct bpf_line_info),
9604                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
9605         if (!linfo)
9606                 return -ENOMEM;
9607
9608         prog = env->prog;
9609         btf = prog->aux->btf;
9610
9611         s = 0;
9612         sub = env->subprog_info;
9613         ulinfo = u64_to_user_ptr(attr->line_info);
9614         expected_size = sizeof(struct bpf_line_info);
9615         ncopy = min_t(u32, expected_size, rec_size);
9616         for (i = 0; i < nr_linfo; i++) {
9617                 err = bpf_check_uarg_tail_zero(ulinfo, expected_size, rec_size);
9618                 if (err) {
9619                         if (err == -E2BIG) {
9620                                 verbose(env, "nonzero tailing record in line_info");
9621                                 if (put_user(expected_size,
9622                                              &uattr->line_info_rec_size))
9623                                         err = -EFAULT;
9624                         }
9625                         goto err_free;
9626                 }
9627
9628                 if (copy_from_user(&linfo[i], ulinfo, ncopy)) {
9629                         err = -EFAULT;
9630                         goto err_free;
9631                 }
9632
9633                 /*
9634                  * Check insn_off to ensure
9635                  * 1) strictly increasing AND
9636                  * 2) bounded by prog->len
9637                  *
9638                  * The linfo[0].insn_off == 0 check logically falls into
9639                  * the later "missing bpf_line_info for func..." case
9640                  * because the first linfo[0].insn_off must be the
9641                  * first sub also and the first sub must have
9642                  * subprog_info[0].start == 0.
9643                  */
9644                 if ((i && linfo[i].insn_off <= prev_offset) ||
9645                     linfo[i].insn_off >= prog->len) {
9646                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].insn_off:%u (prev_offset:%u prog->len:%u)\n",
9647                                 i, linfo[i].insn_off, prev_offset,
9648                                 prog->len);
9649                         err = -EINVAL;
9650                         goto err_free;
9651                 }
9652
9653                 if (!prog->insnsi[linfo[i].insn_off].code) {
9654                         verbose(env,
9655                                 "Invalid insn code at line_info[%u].insn_off\n",
9656                                 i);
9657                         err = -EINVAL;
9658                         goto err_free;
9659                 }
9660
9661                 if (!btf_name_by_offset(btf, linfo[i].line_off) ||
9662                     !btf_name_by_offset(btf, linfo[i].file_name_off)) {
9663                         verbose(env, "Invalid line_info[%u].line_off or .file_name_off\n", i);
9664                         err = -EINVAL;
9665                         goto err_free;
9666                 }
9667
9668                 if (s != env->subprog_cnt) {
9669                         if (linfo[i].insn_off == sub[s].start) {
9670                                 sub[s].linfo_idx = i;
9671                                 s++;
9672                         } else if (sub[s].start < linfo[i].insn_off) {
9673                                 verbose(env, "missing bpf_line_info for func#%u\n", s);
9674                                 err = -EINVAL;
9675                                 goto err_free;
9676                         }
9677                 }
9678
9679                 prev_offset = linfo[i].insn_off;
9680                 ulinfo += rec_size;
9681         }
9682
9683         if (s != env->subprog_cnt) {
9684                 verbose(env, "missing bpf_line_info for %u funcs starting from func#%u\n",
9685                         env->subprog_cnt - s, s);
9686                 err = -EINVAL;
9687                 goto err_free;
9688         }
9689
9690         prog->aux->linfo = linfo;
9691         prog->aux->nr_linfo = nr_linfo;
9692
9693         return 0;
9694
9695 err_free:
9696         kvfree(linfo);
9697         return err;
9698 }
9699
9700 static int check_btf_info(struct bpf_verifier_env *env,
9701                           const union bpf_attr *attr,
9702                           union bpf_attr __user *uattr)
9703 {
9704         struct btf *btf;
9705         int err;
9706
9707         if (!attr->func_info_cnt && !attr->line_info_cnt) {
9708                 if (check_abnormal_return(env))
9709                         return -EINVAL;
9710                 return 0;
9711         }
9712
9713         btf = btf_get_by_fd(attr->prog_btf_fd);
9714         if (IS_ERR(btf))
9715                 return PTR_ERR(btf);
9716         if (btf_is_kernel(btf)) {
9717                 btf_put(btf);
9718                 return -EACCES;
9719         }
9720         env->prog->aux->btf = btf;
9721
9722         err = check_btf_func(env, attr, uattr);
9723         if (err)
9724                 return err;
9725
9726         err = check_btf_line(env, attr, uattr);
9727         if (err)
9728                 return err;
9729
9730         return 0;
9731 }
9732
9733 /* check %cur's range satisfies %old's */
9734 static bool range_within(struct bpf_reg_state *old,
9735                          struct bpf_reg_state *cur)
9736 {
9737         return old->umin_value <= cur->umin_value &&
9738                old->umax_value >= cur->umax_value &&
9739                old->smin_value <= cur->smin_value &&
9740                old->smax_value >= cur->smax_value &&
9741                old->u32_min_value <= cur->u32_min_value &&
9742                old->u32_max_value >= cur->u32_max_value &&
9743                old->s32_min_value <= cur->s32_min_value &&
9744                old->s32_max_value >= cur->s32_max_value;
9745 }
9746
9747 /* Maximum number of register states that can exist at once */
9748 #define ID_MAP_SIZE     (MAX_BPF_REG + MAX_BPF_STACK / BPF_REG_SIZE)
9749 struct idpair {
9750         u32 old;
9751         u32 cur;
9752 };
9753
9754 /* If in the old state two registers had the same id, then they need to have
9755  * the same id in the new state as well.  But that id could be different from
9756  * the old state, so we need to track the mapping from old to new ids.
9757  * Once we have seen that, say, a reg with old id 5 had new id 9, any subsequent
9758  * regs with old id 5 must also have new id 9 for the new state to be safe.  But
9759  * regs with a different old id could still have new id 9, we don't care about
9760  * that.
9761  * So we look through our idmap to see if this old id has been seen before.  If
9762  * so, we require the new id to match; otherwise, we add the id pair to the map.
9763  */
9764 static bool check_ids(u32 old_id, u32 cur_id, struct idpair *idmap)
9765 {
9766         unsigned int i;
9767
9768         for (i = 0; i < ID_MAP_SIZE; i++) {
9769                 if (!idmap[i].old) {
9770                         /* Reached an empty slot; haven't seen this id before */
9771                         idmap[i].old = old_id;
9772                         idmap[i].cur = cur_id;
9773                         return true;
9774                 }
9775                 if (idmap[i].old == old_id)
9776                         return idmap[i].cur == cur_id;
9777         }
9778         /* We ran out of idmap slots, which should be impossible */
9779         WARN_ON_ONCE(1);
9780         return false;
9781 }
9782
9783 static void clean_func_state(struct bpf_verifier_env *env,
9784                              struct bpf_func_state *st)
9785 {
9786         enum bpf_reg_liveness live;
9787         int i, j;
9788
9789         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
9790                 live = st->regs[i].live;
9791                 /* liveness must not touch this register anymore */
9792                 st->regs[i].live |= REG_LIVE_DONE;
9793                 if (!(live & REG_LIVE_READ))
9794                         /* since the register is unused, clear its state
9795                          * to make further comparison simpler
9796                          */
9797                         __mark_reg_not_init(env, &st->regs[i]);
9798         }
9799
9800         for (i = 0; i < st->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
9801                 live = st->stack[i].spilled_ptr.live;
9802                 /* liveness must not touch this stack slot anymore */
9803                 st->stack[i].spilled_ptr.live |= REG_LIVE_DONE;
9804                 if (!(live & REG_LIVE_READ)) {
9805                         __mark_reg_not_init(env, &st->stack[i].spilled_ptr);
9806                         for (j = 0; j < BPF_REG_SIZE; j++)
9807                                 st->stack[i].slot_type[j] = STACK_INVALID;
9808                 }
9809         }
9810 }
9811
9812 static void clean_verifier_state(struct bpf_verifier_env *env,
9813                                  struct bpf_verifier_state *st)
9814 {
9815         int i;
9816
9817         if (st->frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE)
9818                 /* all regs in this state in all frames were already marked */
9819                 return;
9820
9821         for (i = 0; i <= st->curframe; i++)
9822                 clean_func_state(env, st->frame[i]);
9823 }
9824
9825 /* the parentage chains form a tree.
9826  * the verifier states are added to state lists at given insn and
9827  * pushed into state stack for future exploration.
9828  * when the verifier reaches bpf_exit insn some of the verifer states
9829  * stored in the state lists have their final liveness state already,
9830  * but a lot of states will get revised from liveness point of view when
9831  * the verifier explores other branches.
9832  * Example:
9833  * 1: r0 = 1
9834  * 2: if r1 == 100 goto pc+1
9835  * 3: r0 = 2
9836  * 4: exit
9837  * when the verifier reaches exit insn the register r0 in the state list of
9838  * insn 2 will be seen as !REG_LIVE_READ. Then the verifier pops the other_branch
9839  * of insn 2 and goes exploring further. At the insn 4 it will walk the
9840  * parentage chain from insn 4 into insn 2 and will mark r0 as REG_LIVE_READ.
9841  *
9842  * Since the verifier pushes the branch states as it sees them while exploring
9843  * the program the condition of walking the branch instruction for the second
9844  * time means that all states below this branch were already explored and
9845  * their final liveness markes are already propagated.
9846  * Hence when the verifier completes the search of state list in is_state_visited()
9847  * we can call this clean_live_states() function to mark all liveness states
9848  * as REG_LIVE_DONE to indicate that 'parent' pointers of 'struct bpf_reg_state'
9849  * will not be used.
9850  * This function also clears the registers and stack for states that !READ
9851  * to simplify state merging.
9852  *
9853  * Important note here that walking the same branch instruction in the callee
9854  * doesn't meant that the states are DONE. The verifier has to compare
9855  * the callsites
9856  */
9857 static void clean_live_states(struct bpf_verifier_env *env, int insn,
9858                               struct bpf_verifier_state *cur)
9859 {
9860         struct bpf_verifier_state_list *sl;
9861         int i;
9862
9863         sl = *explored_state(env, insn);
9864         while (sl) {
9865                 if (sl->state.branches)
9866                         goto next;
9867                 if (sl->state.insn_idx != insn ||
9868                     sl->state.curframe != cur->curframe)
9869                         goto next;
9870                 for (i = 0; i <= cur->curframe; i++)
9871                         if (sl->state.frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
9872                                 goto next;
9873                 clean_verifier_state(env, &sl->state);
9874 next:
9875                 sl = sl->next;
9876         }
9877 }
9878
9879 /* Returns true if (rold safe implies rcur safe) */
9880 static bool regsafe(struct bpf_reg_state *rold, struct bpf_reg_state *rcur,
9881                     struct idpair *idmap)
9882 {
9883         bool equal;
9884
9885         if (!(rold->live & REG_LIVE_READ))
9886                 /* explored state didn't use this */
9887                 return true;
9888
9889         equal = memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, parent)) == 0;
9890
9891         if (rold->type == PTR_TO_STACK)
9892                 /* two stack pointers are equal only if they're pointing to
9893                  * the same stack frame, since fp-8 in foo != fp-8 in bar
9894                  */
9895                 return equal && rold->frameno == rcur->frameno;
9896
9897         if (equal)
9898                 return true;
9899
9900         if (rold->type == NOT_INIT)
9901                 /* explored state can't have used this */
9902                 return true;
9903         if (rcur->type == NOT_INIT)
9904                 return false;
9905         switch (rold->type) {
9906         case SCALAR_VALUE:
9907                 if (rcur->type == SCALAR_VALUE) {
9908                         if (!rold->precise && !rcur->precise)
9909                                 return true;
9910                         /* new val must satisfy old val knowledge */
9911                         return range_within(rold, rcur) &&
9912                                tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
9913                 } else {
9914                         /* We're trying to use a pointer in place of a scalar.
9915                          * Even if the scalar was unbounded, this could lead to
9916                          * pointer leaks because scalars are allowed to leak
9917                          * while pointers are not. We could make this safe in
9918                          * special cases if root is calling us, but it's
9919                          * probably not worth the hassle.
9920                          */
9921                         return false;
9922                 }
9923         case PTR_TO_MAP_KEY:
9924         case PTR_TO_MAP_VALUE:
9925                 /* If the new min/max/var_off satisfy the old ones and
9926                  * everything else matches, we are OK.
9927                  * 'id' is not compared, since it's only used for maps with
9928                  * bpf_spin_lock inside map element and in such cases if
9929                  * the rest of the prog is valid for one map element then
9930                  * it's valid for all map elements regardless of the key
9931                  * used in bpf_map_lookup()
9932                  */
9933                 return memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)) == 0 &&
9934                        range_within(rold, rcur) &&
9935                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
9936         case PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL:
9937                 /* a PTR_TO_MAP_VALUE could be safe to use as a
9938                  * PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL into the same map.
9939                  * However, if the old PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL then got NULL-
9940                  * checked, doing so could have affected others with the same
9941                  * id, and we can't check for that because we lost the id when
9942                  * we converted to a PTR_TO_MAP_VALUE.
9943                  */
9944                 if (rcur->type != PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL)
9945                         return false;
9946                 if (memcmp(rold, rcur, offsetof(struct bpf_reg_state, id)))
9947                         return false;
9948                 /* Check our ids match any regs they're supposed to */
9949                 return check_ids(rold->id, rcur->id, idmap);
9950         case PTR_TO_PACKET_META:
9951         case PTR_TO_PACKET:
9952                 if (rcur->type != rold->type)
9953                         return false;
9954                 /* We must have at least as much range as the old ptr
9955                  * did, so that any accesses which were safe before are
9956                  * still safe.  This is true even if old range < old off,
9957                  * since someone could have accessed through (ptr - k), or
9958                  * even done ptr -= k in a register, to get a safe access.
9959                  */
9960                 if (rold->range > rcur->range)
9961                         return false;
9962                 /* If the offsets don't match, we can't trust our alignment;
9963                  * nor can we be sure that we won't fall out of range.
9964                  */
9965                 if (rold->off != rcur->off)
9966                         return false;
9967                 /* id relations must be preserved */
9968                 if (rold->id && !check_ids(rold->id, rcur->id, idmap))
9969                         return false;
9970                 /* new val must satisfy old val knowledge */
9971                 return range_within(rold, rcur) &&
9972                        tnum_in(rold->var_off, rcur->var_off);
9973         case PTR_TO_CTX:
9974         case CONST_PTR_TO_MAP:
9975         case PTR_TO_PACKET_END:
9976         case PTR_TO_FLOW_KEYS:
9977         case PTR_TO_SOCKET:
9978         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
9979         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
9980         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
9981         case PTR_TO_TCP_SOCK:
9982         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
9983         case PTR_TO_XDP_SOCK:
9984                 /* Only valid matches are exact, which memcmp() above
9985                  * would have accepted
9986                  */
9987         default:
9988                 /* Don't know what's going on, just say it's not safe */
9989                 return false;
9990         }
9991
9992         /* Shouldn't get here; if we do, say it's not safe */
9993         WARN_ON_ONCE(1);
9994         return false;
9995 }
9996
9997 static bool stacksafe(struct bpf_func_state *old,
9998                       struct bpf_func_state *cur,
9999                       struct idpair *idmap)
10000 {
10001         int i, spi;
10002
10003         /* walk slots of the explored stack and ignore any additional
10004          * slots in the current stack, since explored(safe) state
10005          * didn't use them
10006          */
10007         for (i = 0; i < old->allocated_stack; i++) {
10008                 spi = i / BPF_REG_SIZE;
10009
10010                 if (!(old->stack[spi].spilled_ptr.live & REG_LIVE_READ)) {
10011                         i += BPF_REG_SIZE - 1;
10012                         /* explored state didn't use this */
10013                         continue;
10014                 }
10015
10016                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_INVALID)
10017                         continue;
10018
10019                 /* explored stack has more populated slots than current stack
10020                  * and these slots were used
10021                  */
10022                 if (i >= cur->allocated_stack)
10023                         return false;
10024
10025                 /* if old state was safe with misc data in the stack
10026                  * it will be safe with zero-initialized stack.
10027                  * The opposite is not true
10028                  */
10029                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_MISC &&
10030                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] == STACK_ZERO)
10031                         continue;
10032                 if (old->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE] !=
10033                     cur->stack[spi].slot_type[i % BPF_REG_SIZE])
10034                         /* Ex: old explored (safe) state has STACK_SPILL in
10035                          * this stack slot, but current has STACK_MISC ->
10036                          * this verifier states are not equivalent,
10037                          * return false to continue verification of this path
10038                          */
10039                         return false;
10040                 if (i % BPF_REG_SIZE)
10041                         continue;
10042                 if (old->stack[spi].slot_type[0] != STACK_SPILL)
10043                         continue;
10044                 if (!regsafe(&old->stack[spi].spilled_ptr,
10045                              &cur->stack[spi].spilled_ptr,
10046                              idmap))
10047                         /* when explored and current stack slot are both storing
10048                          * spilled registers, check that stored pointers types
10049                          * are the same as well.
10050                          * Ex: explored safe path could have stored
10051                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -8}
10052                          * but current path has stored:
10053                          * (bpf_reg_state) {.type = PTR_TO_STACK, .off = -16}
10054                          * such verifier states are not equivalent.
10055                          * return false to continue verification of this path
10056                          */
10057                         return false;
10058         }
10059         return true;
10060 }
10061
10062 static bool refsafe(struct bpf_func_state *old, struct bpf_func_state *cur)
10063 {
10064         if (old->acquired_refs != cur->acquired_refs)
10065                 return false;
10066         return !memcmp(old->refs, cur->refs,
10067                        sizeof(*old->refs) * old->acquired_refs);
10068 }
10069
10070 /* compare two verifier states
10071  *
10072  * all states stored in state_list are known to be valid, since
10073  * verifier reached 'bpf_exit' instruction through them
10074  *
10075  * this function is called when verifier exploring different branches of
10076  * execution popped from the state stack. If it sees an old state that has
10077  * more strict register state and more strict stack state then this execution
10078  * branch doesn't need to be explored further, since verifier already
10079  * concluded that more strict state leads to valid finish.
10080  *
10081  * Therefore two states are equivalent if register state is more conservative
10082  * and explored stack state is more conservative than the current one.
10083  * Example:
10084  *       explored                   current
10085  * (slot1=INV slot2=MISC) == (slot1=MISC slot2=MISC)
10086  * (slot1=MISC slot2=MISC) != (slot1=INV slot2=MISC)
10087  *
10088  * In other words if current stack state (one being explored) has more
10089  * valid slots than old one that already passed validation, it means
10090  * the verifier can stop exploring and conclude that current state is valid too
10091  *
10092  * Similarly with registers. If explored state has register type as invalid
10093  * whereas register type in current state is meaningful, it means that
10094  * the current state will reach 'bpf_exit' instruction safely
10095  */
10096 static bool func_states_equal(struct bpf_func_state *old,
10097                               struct bpf_func_state *cur)
10098 {
10099         struct idpair *idmap;
10100         bool ret = false;
10101         int i;
10102
10103         idmap = kcalloc(ID_MAP_SIZE, sizeof(struct idpair), GFP_KERNEL);
10104         /* If we failed to allocate the idmap, just say it's not safe */
10105         if (!idmap)
10106                 return false;
10107
10108         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++) {
10109                 if (!regsafe(&old->regs[i], &cur->regs[i], idmap))
10110                         goto out_free;
10111         }
10112
10113         if (!stacksafe(old, cur, idmap))
10114                 goto out_free;
10115
10116         if (!refsafe(old, cur))
10117                 goto out_free;
10118         ret = true;
10119 out_free:
10120         kfree(idmap);
10121         return ret;
10122 }
10123
10124 static bool states_equal(struct bpf_verifier_env *env,
10125                          struct bpf_verifier_state *old,
10126                          struct bpf_verifier_state *cur)
10127 {
10128         int i;
10129
10130         if (old->curframe != cur->curframe)
10131                 return false;
10132
10133         /* Verification state from speculative execution simulation
10134          * must never prune a non-speculative execution one.
10135          */
10136         if (old->speculative && !cur->speculative)
10137                 return false;
10138
10139         if (old->active_spin_lock != cur->active_spin_lock)
10140                 return false;
10141
10142         /* for states to be equal callsites have to be the same
10143          * and all frame states need to be equivalent
10144          */
10145         for (i = 0; i <= old->curframe; i++) {
10146                 if (old->frame[i]->callsite != cur->frame[i]->callsite)
10147                         return false;
10148                 if (!func_states_equal(old->frame[i], cur->frame[i]))
10149                         return false;
10150         }
10151         return true;
10152 }
10153
10154 /* Return 0 if no propagation happened. Return negative error code if error
10155  * happened. Otherwise, return the propagated bit.
10156  */
10157 static int propagate_liveness_reg(struct bpf_verifier_env *env,
10158                                   struct bpf_reg_state *reg,
10159                                   struct bpf_reg_state *parent_reg)
10160 {
10161         u8 parent_flag = parent_reg->live & REG_LIVE_READ;
10162         u8 flag = reg->live & REG_LIVE_READ;
10163         int err;
10164
10165         /* When comes here, read flags of PARENT_REG or REG could be any of
10166          * REG_LIVE_READ64, REG_LIVE_READ32, REG_LIVE_NONE. There is no need
10167          * of propagation if PARENT_REG has strongest REG_LIVE_READ64.
10168          */
10169         if (parent_flag == REG_LIVE_READ64 ||
10170             /* Or if there is no read flag from REG. */
10171             !flag ||
10172             /* Or if the read flag from REG is the same as PARENT_REG. */
10173             parent_flag == flag)
10174                 return 0;
10175
10176         err = mark_reg_read(env, reg, parent_reg, flag);
10177         if (err)
10178                 return err;
10179
10180         return flag;
10181 }
10182
10183 /* A write screens off any subsequent reads; but write marks come from the
10184  * straight-line code between a state and its parent.  When we arrive at an
10185  * equivalent state (jump target or such) we didn't arrive by the straight-line
10186  * code, so read marks in the state must propagate to the parent regardless
10187  * of the state's write marks. That's what 'parent == state->parent' comparison
10188  * in mark_reg_read() is for.
10189  */
10190 static int propagate_liveness(struct bpf_verifier_env *env,
10191                               const struct bpf_verifier_state *vstate,
10192                               struct bpf_verifier_state *vparent)
10193 {
10194         struct bpf_reg_state *state_reg, *parent_reg;
10195         struct bpf_func_state *state, *parent;
10196         int i, frame, err = 0;
10197
10198         if (vparent->curframe != vstate->curframe) {
10199                 WARN(1, "propagate_live: parent frame %d current frame %d\n",
10200                      vparent->curframe, vstate->curframe);
10201                 return -EFAULT;
10202         }
10203         /* Propagate read liveness of registers... */
10204         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
10205         for (frame = 0; frame <= vstate->curframe; frame++) {
10206                 parent = vparent->frame[frame];
10207                 state = vstate->frame[frame];
10208                 parent_reg = parent->regs;
10209                 state_reg = state->regs;
10210                 /* We don't need to worry about FP liveness, it's read-only */
10211                 for (i = frame < vstate->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++) {
10212                         err = propagate_liveness_reg(env, &state_reg[i],
10213                                                      &parent_reg[i]);
10214                         if (err < 0)
10215                                 return err;
10216                         if (err == REG_LIVE_READ64)
10217                                 mark_insn_zext(env, &parent_reg[i]);
10218                 }
10219
10220                 /* Propagate stack slots. */
10221                 for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE &&
10222                             i < parent->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10223                         parent_reg = &parent->stack[i].spilled_ptr;
10224                         state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
10225                         err = propagate_liveness_reg(env, state_reg,
10226                                                      parent_reg);
10227                         if (err < 0)
10228                                 return err;
10229                 }
10230         }
10231         return 0;
10232 }
10233
10234 /* find precise scalars in the previous equivalent state and
10235  * propagate them into the current state
10236  */
10237 static int propagate_precision(struct bpf_verifier_env *env,
10238                                const struct bpf_verifier_state *old)
10239 {
10240         struct bpf_reg_state *state_reg;
10241         struct bpf_func_state *state;
10242         int i, err = 0;
10243
10244         state = old->frame[old->curframe];
10245         state_reg = state->regs;
10246         for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++, state_reg++) {
10247                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
10248                     !state_reg->precise)
10249                         continue;
10250                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10251                         verbose(env, "propagating r%d\n", i);
10252                 err = mark_chain_precision(env, i);
10253                 if (err < 0)
10254                         return err;
10255         }
10256
10257         for (i = 0; i < state->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10258                 if (state->stack[i].slot_type[0] != STACK_SPILL)
10259                         continue;
10260                 state_reg = &state->stack[i].spilled_ptr;
10261                 if (state_reg->type != SCALAR_VALUE ||
10262                     !state_reg->precise)
10263                         continue;
10264                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10265                         verbose(env, "propagating fp%d\n",
10266                                 (-i - 1) * BPF_REG_SIZE);
10267                 err = mark_chain_precision_stack(env, i);
10268                 if (err < 0)
10269                         return err;
10270         }
10271         return 0;
10272 }
10273
10274 static bool states_maybe_looping(struct bpf_verifier_state *old,
10275                                  struct bpf_verifier_state *cur)
10276 {
10277         struct bpf_func_state *fold, *fcur;
10278         int i, fr = cur->curframe;
10279
10280         if (old->curframe != fr)
10281                 return false;
10282
10283         fold = old->frame[fr];
10284         fcur = cur->frame[fr];
10285         for (i = 0; i < MAX_BPF_REG; i++)
10286                 if (memcmp(&fold->regs[i], &fcur->regs[i],
10287                            offsetof(struct bpf_reg_state, parent)))
10288                         return false;
10289         return true;
10290 }
10291
10292
10293 static int is_state_visited(struct bpf_verifier_env *env, int insn_idx)
10294 {
10295         struct bpf_verifier_state_list *new_sl;
10296         struct bpf_verifier_state_list *sl, **pprev;
10297         struct bpf_verifier_state *cur = env->cur_state, *new;
10298         int i, j, err, states_cnt = 0;
10299         bool add_new_state = env->test_state_freq ? true : false;
10300
10301         cur->last_insn_idx = env->prev_insn_idx;
10302         if (!env->insn_aux_data[insn_idx].prune_point)
10303                 /* this 'insn_idx' instruction wasn't marked, so we will not
10304                  * be doing state search here
10305                  */
10306                 return 0;
10307
10308         /* bpf progs typically have pruning point every 4 instructions
10309          * http://vger.kernel.org/bpfconf2019.html#session-1
10310          * Do not add new state for future pruning if the verifier hasn't seen
10311          * at least 2 jumps and at least 8 instructions.
10312          * This heuristics helps decrease 'total_states' and 'peak_states' metric.
10313          * In tests that amounts to up to 50% reduction into total verifier
10314          * memory consumption and 20% verifier time speedup.
10315          */
10316         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed >= 2 &&
10317             env->insn_processed - env->prev_insn_processed >= 8)
10318                 add_new_state = true;
10319
10320         pprev = explored_state(env, insn_idx);
10321         sl = *pprev;
10322
10323         clean_live_states(env, insn_idx, cur);
10324
10325         while (sl) {
10326                 states_cnt++;
10327                 if (sl->state.insn_idx != insn_idx)
10328                         goto next;
10329                 if (sl->state.branches) {
10330                         if (states_maybe_looping(&sl->state, cur) &&
10331                             states_equal(env, &sl->state, cur)) {
10332                                 verbose_linfo(env, insn_idx, "; ");
10333                                 verbose(env, "infinite loop detected at insn %d\n", insn_idx);
10334                                 return -EINVAL;
10335                         }
10336                         /* if the verifier is processing a loop, avoid adding new state
10337                          * too often, since different loop iterations have distinct
10338                          * states and may not help future pruning.
10339                          * This threshold shouldn't be too low to make sure that
10340                          * a loop with large bound will be rejected quickly.
10341                          * The most abusive loop will be:
10342                          * r1 += 1
10343                          * if r1 < 1000000 goto pc-2
10344                          * 1M insn_procssed limit / 100 == 10k peak states.
10345                          * This threshold shouldn't be too high either, since states
10346                          * at the end of the loop are likely to be useful in pruning.
10347                          */
10348                         if (env->jmps_processed - env->prev_jmps_processed < 20 &&
10349                             env->insn_processed - env->prev_insn_processed < 100)
10350                                 add_new_state = false;
10351                         goto miss;
10352                 }
10353                 if (states_equal(env, &sl->state, cur)) {
10354                         sl->hit_cnt++;
10355                         /* reached equivalent register/stack state,
10356                          * prune the search.
10357                          * Registers read by the continuation are read by us.
10358                          * If we have any write marks in env->cur_state, they
10359                          * will prevent corresponding reads in the continuation
10360                          * from reaching our parent (an explored_state).  Our
10361                          * own state will get the read marks recorded, but
10362                          * they'll be immediately forgotten as we're pruning
10363                          * this state and will pop a new one.
10364                          */
10365                         err = propagate_liveness(env, &sl->state, cur);
10366
10367                         /* if previous state reached the exit with precision and
10368                          * current state is equivalent to it (except precsion marks)
10369                          * the precision needs to be propagated back in
10370                          * the current state.
10371                          */
10372                         err = err ? : push_jmp_history(env, cur);
10373                         err = err ? : propagate_precision(env, &sl->state);
10374                         if (err)
10375                                 return err;
10376                         return 1;
10377                 }
10378 miss:
10379                 /* when new state is not going to be added do not increase miss count.
10380                  * Otherwise several loop iterations will remove the state
10381                  * recorded earlier. The goal of these heuristics is to have
10382                  * states from some iterations of the loop (some in the beginning
10383                  * and some at the end) to help pruning.
10384                  */
10385                 if (add_new_state)
10386                         sl->miss_cnt++;
10387                 /* heuristic to determine whether this state is beneficial
10388                  * to keep checking from state equivalence point of view.
10389                  * Higher numbers increase max_states_per_insn and verification time,
10390                  * but do not meaningfully decrease insn_processed.
10391                  */
10392                 if (sl->miss_cnt > sl->hit_cnt * 3 + 3) {
10393                         /* the state is unlikely to be useful. Remove it to
10394                          * speed up verification
10395                          */
10396                         *pprev = sl->next;
10397                         if (sl->state.frame[0]->regs[0].live & REG_LIVE_DONE) {
10398                                 u32 br = sl->state.branches;
10399
10400                                 WARN_ONCE(br,
10401                                           "BUG live_done but branches_to_explore %d\n",
10402                                           br);
10403                                 free_verifier_state(&sl->state, false);
10404                                 kfree(sl);
10405                                 env->peak_states--;
10406                         } else {
10407                                 /* cannot free this state, since parentage chain may
10408                                  * walk it later. Add it for free_list instead to
10409                                  * be freed at the end of verification
10410                                  */
10411                                 sl->next = env->free_list;
10412                                 env->free_list = sl;
10413                         }
10414                         sl = *pprev;
10415                         continue;
10416                 }
10417 next:
10418                 pprev = &sl->next;
10419                 sl = *pprev;
10420         }
10421
10422         if (env->max_states_per_insn < states_cnt)
10423                 env->max_states_per_insn = states_cnt;
10424
10425         if (!env->bpf_capable && states_cnt > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_STATES)
10426                 return push_jmp_history(env, cur);
10427
10428         if (!add_new_state)
10429                 return push_jmp_history(env, cur);
10430
10431         /* There were no equivalent states, remember the current one.
10432          * Technically the current state is not proven to be safe yet,
10433          * but it will either reach outer most bpf_exit (which means it's safe)
10434          * or it will be rejected. When there are no loops the verifier won't be
10435          * seeing this tuple (frame[0].callsite, frame[1].callsite, .. insn_idx)
10436          * again on the way to bpf_exit.
10437          * When looping the sl->state.branches will be > 0 and this state
10438          * will not be considered for equivalence until branches == 0.
10439          */
10440         new_sl = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state_list), GFP_KERNEL);
10441         if (!new_sl)
10442                 return -ENOMEM;
10443         env->total_states++;
10444         env->peak_states++;
10445         env->prev_jmps_processed = env->jmps_processed;
10446         env->prev_insn_processed = env->insn_processed;
10447
10448         /* add new state to the head of linked list */
10449         new = &new_sl->state;
10450         err = copy_verifier_state(new, cur);
10451         if (err) {
10452                 free_verifier_state(new, false);
10453                 kfree(new_sl);
10454                 return err;
10455         }
10456         new->insn_idx = insn_idx;
10457         WARN_ONCE(new->branches != 1,
10458                   "BUG is_state_visited:branches_to_explore=%d insn %d\n", new->branches, insn_idx);
10459
10460         cur->parent = new;
10461         cur->first_insn_idx = insn_idx;
10462         clear_jmp_history(cur);
10463         new_sl->next = *explored_state(env, insn_idx);
10464         *explored_state(env, insn_idx) = new_sl;
10465         /* connect new state to parentage chain. Current frame needs all
10466          * registers connected. Only r6 - r9 of the callers are alive (pushed
10467          * to the stack implicitly by JITs) so in callers' frames connect just
10468          * r6 - r9 as an optimization. Callers will have r1 - r5 connected to
10469          * the state of the call instruction (with WRITTEN set), and r0 comes
10470          * from callee with its full parentage chain, anyway.
10471          */
10472         /* clear write marks in current state: the writes we did are not writes
10473          * our child did, so they don't screen off its reads from us.
10474          * (There are no read marks in current state, because reads always mark
10475          * their parent and current state never has children yet.  Only
10476          * explored_states can get read marks.)
10477          */
10478         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
10479                 for (i = j < cur->curframe ? BPF_REG_6 : 0; i < BPF_REG_FP; i++)
10480                         cur->frame[j]->regs[i].parent = &new->frame[j]->regs[i];
10481                 for (i = 0; i < BPF_REG_FP; i++)
10482                         cur->frame[j]->regs[i].live = REG_LIVE_NONE;
10483         }
10484
10485         /* all stack frames are accessible from callee, clear them all */
10486         for (j = 0; j <= cur->curframe; j++) {
10487                 struct bpf_func_state *frame = cur->frame[j];
10488                 struct bpf_func_state *newframe = new->frame[j];
10489
10490                 for (i = 0; i < frame->allocated_stack / BPF_REG_SIZE; i++) {
10491                         frame->stack[i].spilled_ptr.live = REG_LIVE_NONE;
10492                         frame->stack[i].spilled_ptr.parent =
10493                                                 &newframe->stack[i].spilled_ptr;
10494                 }
10495         }
10496         return 0;
10497 }
10498
10499 /* Return true if it's OK to have the same insn return a different type. */
10500 static bool reg_type_mismatch_ok(enum bpf_reg_type type)
10501 {
10502         switch (type) {
10503         case PTR_TO_CTX:
10504         case PTR_TO_SOCKET:
10505         case PTR_TO_SOCKET_OR_NULL:
10506         case PTR_TO_SOCK_COMMON:
10507         case PTR_TO_SOCK_COMMON_OR_NULL:
10508         case PTR_TO_TCP_SOCK:
10509         case PTR_TO_TCP_SOCK_OR_NULL:
10510         case PTR_TO_XDP_SOCK:
10511         case PTR_TO_BTF_ID:
10512         case PTR_TO_BTF_ID_OR_NULL:
10513                 return false;
10514         default:
10515                 return true;
10516         }
10517 }
10518
10519 /* If an instruction was previously used with particular pointer types, then we
10520  * need to be careful to avoid cases such as the below, where it may be ok
10521  * for one branch accessing the pointer, but not ok for the other branch:
10522  *
10523  * R1 = sock_ptr
10524  * goto X;
10525  * ...
10526  * R1 = some_other_valid_ptr;
10527  * goto X;
10528  * ...
10529  * R2 = *(u32 *)(R1 + 0);
10530  */
10531 static bool reg_type_mismatch(enum bpf_reg_type src, enum bpf_reg_type prev)
10532 {
10533         return src != prev && (!reg_type_mismatch_ok(src) ||
10534                                !reg_type_mismatch_ok(prev));
10535 }
10536
10537 static int do_check(struct bpf_verifier_env *env)
10538 {
10539         bool pop_log = !(env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2);
10540         struct bpf_verifier_state *state = env->cur_state;
10541         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
10542         struct bpf_reg_state *regs;
10543         int insn_cnt = env->prog->len;
10544         bool do_print_state = false;
10545         int prev_insn_idx = -1;
10546
10547         for (;;) {
10548                 struct bpf_insn *insn;
10549                 u8 class;
10550                 int err;
10551
10552                 env->prev_insn_idx = prev_insn_idx;
10553                 if (env->insn_idx >= insn_cnt) {
10554                         verbose(env, "invalid insn idx %d insn_cnt %d\n",
10555                                 env->insn_idx, insn_cnt);
10556                         return -EFAULT;
10557                 }
10558
10559                 insn = &insns[env->insn_idx];
10560                 class = BPF_CLASS(insn->code);
10561
10562                 if (++env->insn_processed > BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS) {
10563                         verbose(env,
10564                                 "BPF program is too large. Processed %d insn\n",
10565                                 env->insn_processed);
10566                         return -E2BIG;
10567                 }
10568
10569                 err = is_state_visited(env, env->insn_idx);
10570                 if (err < 0)
10571                         return err;
10572                 if (err == 1) {
10573                         /* found equivalent state, can prune the search */
10574                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10575                                 if (do_print_state)
10576                                         verbose(env, "\nfrom %d to %d%s: safe\n",
10577                                                 env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
10578                                                 env->cur_state->speculative ?
10579                                                 " (speculative execution)" : "");
10580                                 else
10581                                         verbose(env, "%d: safe\n", env->insn_idx);
10582                         }
10583                         goto process_bpf_exit;
10584                 }
10585
10586                 if (signal_pending(current))
10587                         return -EAGAIN;
10588
10589                 if (need_resched())
10590                         cond_resched();
10591
10592                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2 ||
10593                     (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL && do_print_state)) {
10594                         if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2)
10595                                 verbose(env, "%d:", env->insn_idx);
10596                         else
10597                                 verbose(env, "\nfrom %d to %d%s:",
10598                                         env->prev_insn_idx, env->insn_idx,
10599                                         env->cur_state->speculative ?
10600                                         " (speculative execution)" : "");
10601                         print_verifier_state(env, state->frame[state->curframe]);
10602                         do_print_state = false;
10603                 }
10604
10605                 if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
10606                         const struct bpf_insn_cbs cbs = {
10607                                 .cb_call        = disasm_kfunc_name,
10608                                 .cb_print       = verbose,
10609                                 .private_data   = env,
10610                         };
10611
10612                         verbose_linfo(env, env->insn_idx, "; ");
10613                         verbose(env, "%d: ", env->insn_idx);
10614                         print_bpf_insn(&cbs, insn, env->allow_ptr_leaks);
10615                 }
10616
10617                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
10618                         err = bpf_prog_offload_verify_insn(env, env->insn_idx,
10619                                                            env->prev_insn_idx);
10620                         if (err)
10621                                 return err;
10622                 }
10623
10624                 regs = cur_regs(env);
10625                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = env->pass_cnt;
10626                 prev_insn_idx = env->insn_idx;
10627
10628                 if (class == BPF_ALU || class == BPF_ALU64) {
10629                         err = check_alu_op(env, insn);
10630                         if (err)
10631                                 return err;
10632
10633                 } else if (class == BPF_LDX) {
10634                         enum bpf_reg_type *prev_src_type, src_reg_type;
10635
10636                         /* check for reserved fields is already done */
10637
10638                         /* check src operand */
10639                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
10640                         if (err)
10641                                 return err;
10642
10643                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, DST_OP_NO_MARK);
10644                         if (err)
10645                                 return err;
10646
10647                         src_reg_type = regs[insn->src_reg].type;
10648
10649                         /* check that memory (src_reg + off) is readable,
10650                          * the state of dst_reg will be updated by this func
10651                          */
10652                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->src_reg,
10653                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10654                                                BPF_READ, insn->dst_reg, false);
10655                         if (err)
10656                                 return err;
10657
10658                         prev_src_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
10659
10660                         if (*prev_src_type == NOT_INIT) {
10661                                 /* saw a valid insn
10662                                  * dst_reg = *(u32 *)(src_reg + off)
10663                                  * save type to validate intersecting paths
10664                                  */
10665                                 *prev_src_type = src_reg_type;
10666
10667                         } else if (reg_type_mismatch(src_reg_type, *prev_src_type)) {
10668                                 /* ABuser program is trying to use the same insn
10669                                  * dst_reg = *(u32*) (src_reg + off)
10670                                  * with different pointer types:
10671                                  * src_reg == ctx in one branch and
10672                                  * src_reg == stack|map in some other branch.
10673                                  * Reject it.
10674                                  */
10675                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
10676                                 return -EINVAL;
10677                         }
10678
10679                 } else if (class == BPF_STX) {
10680                         enum bpf_reg_type *prev_dst_type, dst_reg_type;
10681
10682                         if (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ATOMIC) {
10683                                 err = check_atomic(env, env->insn_idx, insn);
10684                                 if (err)
10685                                         return err;
10686                                 env->insn_idx++;
10687                                 continue;
10688                         }
10689
10690                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0) {
10691                                 verbose(env, "BPF_STX uses reserved fields\n");
10692                                 return -EINVAL;
10693                         }
10694
10695                         /* check src1 operand */
10696                         err = check_reg_arg(env, insn->src_reg, SRC_OP);
10697                         if (err)
10698                                 return err;
10699                         /* check src2 operand */
10700                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
10701                         if (err)
10702                                 return err;
10703
10704                         dst_reg_type = regs[insn->dst_reg].type;
10705
10706                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
10707                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
10708                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10709                                                BPF_WRITE, insn->src_reg, false);
10710                         if (err)
10711                                 return err;
10712
10713                         prev_dst_type = &env->insn_aux_data[env->insn_idx].ptr_type;
10714
10715                         if (*prev_dst_type == NOT_INIT) {
10716                                 *prev_dst_type = dst_reg_type;
10717                         } else if (reg_type_mismatch(dst_reg_type, *prev_dst_type)) {
10718                                 verbose(env, "same insn cannot be used with different pointers\n");
10719                                 return -EINVAL;
10720                         }
10721
10722                 } else if (class == BPF_ST) {
10723                         if (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM ||
10724                             insn->src_reg != BPF_REG_0) {
10725                                 verbose(env, "BPF_ST uses reserved fields\n");
10726                                 return -EINVAL;
10727                         }
10728                         /* check src operand */
10729                         err = check_reg_arg(env, insn->dst_reg, SRC_OP);
10730                         if (err)
10731                                 return err;
10732
10733                         if (is_ctx_reg(env, insn->dst_reg)) {
10734                                 verbose(env, "BPF_ST stores into R%d %s is not allowed\n",
10735                                         insn->dst_reg,
10736                                         reg_type_str[reg_state(env, insn->dst_reg)->type]);
10737                                 return -EACCES;
10738                         }
10739
10740                         /* check that memory (dst_reg + off) is writeable */
10741                         err = check_mem_access(env, env->insn_idx, insn->dst_reg,
10742                                                insn->off, BPF_SIZE(insn->code),
10743                                                BPF_WRITE, -1, false);
10744                         if (err)
10745                                 return err;
10746
10747                 } else if (class == BPF_JMP || class == BPF_JMP32) {
10748                         u8 opcode = BPF_OP(insn->code);
10749
10750                         env->jmps_processed++;
10751                         if (opcode == BPF_CALL) {
10752                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10753                                     insn->off != 0 ||
10754                                     (insn->src_reg != BPF_REG_0 &&
10755                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_CALL &&
10756                                      insn->src_reg != BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL) ||
10757                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10758                                     class == BPF_JMP32) {
10759                                         verbose(env, "BPF_CALL uses reserved fields\n");
10760                                         return -EINVAL;
10761                                 }
10762
10763                                 if (env->cur_state->active_spin_lock &&
10764                                     (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL ||
10765                                      insn->imm != BPF_FUNC_spin_unlock)) {
10766                                         verbose(env, "function calls are not allowed while holding a lock\n");
10767                                         return -EINVAL;
10768                                 }
10769                                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
10770                                         err = check_func_call(env, insn, &env->insn_idx);
10771                                 else if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL)
10772                                         err = check_kfunc_call(env, insn);
10773                                 else
10774                                         err = check_helper_call(env, insn, &env->insn_idx);
10775                                 if (err)
10776                                         return err;
10777                         } else if (opcode == BPF_JA) {
10778                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10779                                     insn->imm != 0 ||
10780                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
10781                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10782                                     class == BPF_JMP32) {
10783                                         verbose(env, "BPF_JA uses reserved fields\n");
10784                                         return -EINVAL;
10785                                 }
10786
10787                                 env->insn_idx += insn->off + 1;
10788                                 continue;
10789
10790                         } else if (opcode == BPF_EXIT) {
10791                                 if (BPF_SRC(insn->code) != BPF_K ||
10792                                     insn->imm != 0 ||
10793                                     insn->src_reg != BPF_REG_0 ||
10794                                     insn->dst_reg != BPF_REG_0 ||
10795                                     class == BPF_JMP32) {
10796                                         verbose(env, "BPF_EXIT uses reserved fields\n");
10797                                         return -EINVAL;
10798                                 }
10799
10800                                 if (env->cur_state->active_spin_lock) {
10801                                         verbose(env, "bpf_spin_unlock is missing\n");
10802                                         return -EINVAL;
10803                                 }
10804
10805                                 if (state->curframe) {
10806                                         /* exit from nested function */
10807                                         err = prepare_func_exit(env, &env->insn_idx);
10808                                         if (err)
10809                                                 return err;
10810                                         do_print_state = true;
10811                                         continue;
10812                                 }
10813
10814                                 err = check_reference_leak(env);
10815                                 if (err)
10816                                         return err;
10817
10818                                 err = check_return_code(env);
10819                                 if (err)
10820                                         return err;
10821 process_bpf_exit:
10822                                 update_branch_counts(env, env->cur_state);
10823                                 err = pop_stack(env, &prev_insn_idx,
10824                                                 &env->insn_idx, pop_log);
10825                                 if (err < 0) {
10826                                         if (err != -ENOENT)
10827                                                 return err;
10828                                         break;
10829                                 } else {
10830                                         do_print_state = true;
10831                                         continue;
10832                                 }
10833                         } else {
10834                                 err = check_cond_jmp_op(env, insn, &env->insn_idx);
10835                                 if (err)
10836                                         return err;
10837                         }
10838                 } else if (class == BPF_LD) {
10839                         u8 mode = BPF_MODE(insn->code);
10840
10841                         if (mode == BPF_ABS || mode == BPF_IND) {
10842                                 err = check_ld_abs(env, insn);
10843                                 if (err)
10844                                         return err;
10845
10846                         } else if (mode == BPF_IMM) {
10847                                 err = check_ld_imm(env, insn);
10848                                 if (err)
10849                                         return err;
10850
10851                                 env->insn_idx++;
10852                                 env->insn_aux_data[env->insn_idx].seen = env->pass_cnt;
10853                         } else {
10854                                 verbose(env, "invalid BPF_LD mode\n");
10855                                 return -EINVAL;
10856                         }
10857                 } else {
10858                         verbose(env, "unknown insn class %d\n", class);
10859                         return -EINVAL;
10860                 }
10861
10862                 env->insn_idx++;
10863         }
10864
10865         return 0;
10866 }
10867
10868 static int find_btf_percpu_datasec(struct btf *btf)
10869 {
10870         const struct btf_type *t;
10871         const char *tname;
10872         int i, n;
10873
10874         /*
10875          * Both vmlinux and module each have their own ".data..percpu"
10876          * DATASECs in BTF. So for module's case, we need to skip vmlinux BTF
10877          * types to look at only module's own BTF types.
10878          */
10879         n = btf_nr_types(btf);
10880         if (btf_is_module(btf))
10881                 i = btf_nr_types(btf_vmlinux);
10882         else
10883                 i = 1;
10884
10885         for(; i < n; i++) {
10886                 t = btf_type_by_id(btf, i);
10887                 if (BTF_INFO_KIND(t->info) != BTF_KIND_DATASEC)
10888                         continue;
10889
10890                 tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
10891                 if (!strcmp(tname, ".data..percpu"))
10892                         return i;
10893         }
10894
10895         return -ENOENT;
10896 }
10897
10898 /* replace pseudo btf_id with kernel symbol address */
10899 static int check_pseudo_btf_id(struct bpf_verifier_env *env,
10900                                struct bpf_insn *insn,
10901                                struct bpf_insn_aux_data *aux)
10902 {
10903         const struct btf_var_secinfo *vsi;
10904         const struct btf_type *datasec;
10905         struct btf_mod_pair *btf_mod;
10906         const struct btf_type *t;
10907         const char *sym_name;
10908         bool percpu = false;
10909         u32 type, id = insn->imm;
10910         struct btf *btf;
10911         s32 datasec_id;
10912         u64 addr;
10913         int i, btf_fd, err;
10914
10915         btf_fd = insn[1].imm;
10916         if (btf_fd) {
10917                 btf = btf_get_by_fd(btf_fd);
10918                 if (IS_ERR(btf)) {
10919                         verbose(env, "invalid module BTF object FD specified.\n");
10920                         return -EINVAL;
10921                 }
10922         } else {
10923                 if (!btf_vmlinux) {
10924                         verbose(env, "kernel is missing BTF, make sure CONFIG_DEBUG_INFO_BTF=y is specified in Kconfig.\n");
10925                         return -EINVAL;
10926                 }
10927                 btf = btf_vmlinux;
10928                 btf_get(btf);
10929         }
10930
10931         t = btf_type_by_id(btf, id);
10932         if (!t) {
10933                 verbose(env, "ldimm64 insn specifies invalid btf_id %d.\n", id);
10934                 err = -ENOENT;
10935                 goto err_put;
10936         }
10937
10938         if (!btf_type_is_var(t)) {
10939                 verbose(env, "pseudo btf_id %d in ldimm64 isn't KIND_VAR.\n", id);
10940                 err = -EINVAL;
10941                 goto err_put;
10942         }
10943
10944         sym_name = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
10945         addr = kallsyms_lookup_name(sym_name);
10946         if (!addr) {
10947                 verbose(env, "ldimm64 failed to find the address for kernel symbol '%s'.\n",
10948                         sym_name);
10949                 err = -ENOENT;
10950                 goto err_put;
10951         }
10952
10953         datasec_id = find_btf_percpu_datasec(btf);
10954         if (datasec_id > 0) {
10955                 datasec = btf_type_by_id(btf, datasec_id);
10956                 for_each_vsi(i, datasec, vsi) {
10957                         if (vsi->type == id) {
10958                                 percpu = true;
10959                                 break;
10960                         }
10961                 }
10962         }
10963
10964         insn[0].imm = (u32)addr;
10965         insn[1].imm = addr >> 32;
10966
10967         type = t->type;
10968         t = btf_type_skip_modifiers(btf, type, NULL);
10969         if (percpu) {
10970                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_PERCPU_BTF_ID;
10971                 aux->btf_var.btf = btf;
10972                 aux->btf_var.btf_id = type;
10973         } else if (!btf_type_is_struct(t)) {
10974                 const struct btf_type *ret;
10975                 const char *tname;
10976                 u32 tsize;
10977
10978                 /* resolve the type size of ksym. */
10979                 ret = btf_resolve_size(btf, t, &tsize);
10980                 if (IS_ERR(ret)) {
10981                         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
10982                         verbose(env, "ldimm64 unable to resolve the size of type '%s': %ld\n",
10983                                 tname, PTR_ERR(ret));
10984                         err = -EINVAL;
10985                         goto err_put;
10986                 }
10987                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_MEM;
10988                 aux->btf_var.mem_size = tsize;
10989         } else {
10990                 aux->btf_var.reg_type = PTR_TO_BTF_ID;
10991                 aux->btf_var.btf = btf;
10992                 aux->btf_var.btf_id = type;
10993         }
10994
10995         /* check whether we recorded this BTF (and maybe module) already */
10996         for (i = 0; i < env->used_btf_cnt; i++) {
10997                 if (env->used_btfs[i].btf == btf) {
10998                         btf_put(btf);
10999                         return 0;
11000                 }
11001         }
11002
11003         if (env->used_btf_cnt >= MAX_USED_BTFS) {
11004                 err = -E2BIG;
11005                 goto err_put;
11006         }
11007
11008         btf_mod = &env->used_btfs[env->used_btf_cnt];
11009         btf_mod->btf = btf;
11010         btf_mod->module = NULL;
11011
11012         /* if we reference variables from kernel module, bump its refcount */
11013         if (btf_is_module(btf)) {
11014                 btf_mod->module = btf_try_get_module(btf);
11015                 if (!btf_mod->module) {
11016                         err = -ENXIO;
11017                         goto err_put;
11018                 }
11019         }
11020
11021         env->used_btf_cnt++;
11022
11023         return 0;
11024 err_put:
11025         btf_put(btf);
11026         return err;
11027 }
11028
11029 static int check_map_prealloc(struct bpf_map *map)
11030 {
11031         return (map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH &&
11032                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH &&
11033                 map->map_type != BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS) ||
11034                 !(map->map_flags & BPF_F_NO_PREALLOC);
11035 }
11036
11037 static bool is_tracing_prog_type(enum bpf_prog_type type)
11038 {
11039         switch (type) {
11040         case BPF_PROG_TYPE_KPROBE:
11041         case BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT:
11042         case BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT:
11043         case BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT:
11044                 return true;
11045         default:
11046                 return false;
11047         }
11048 }
11049
11050 static bool is_preallocated_map(struct bpf_map *map)
11051 {
11052         if (!check_map_prealloc(map))
11053                 return false;
11054         if (map->inner_map_meta && !check_map_prealloc(map->inner_map_meta))
11055                 return false;
11056         return true;
11057 }
11058
11059 static int check_map_prog_compatibility(struct bpf_verifier_env *env,
11060                                         struct bpf_map *map,
11061                                         struct bpf_prog *prog)
11062
11063 {
11064         enum bpf_prog_type prog_type = resolve_prog_type(prog);
11065         /*
11066          * Validate that trace type programs use preallocated hash maps.
11067          *
11068          * For programs attached to PERF events this is mandatory as the
11069          * perf NMI can hit any arbitrary code sequence.
11070          *
11071          * All other trace types using preallocated hash maps are unsafe as
11072          * well because tracepoint or kprobes can be inside locked regions
11073          * of the memory allocator or at a place where a recursion into the
11074          * memory allocator would see inconsistent state.
11075          *
11076          * On RT enabled kernels run-time allocation of all trace type
11077          * programs is strictly prohibited due to lock type constraints. On
11078          * !RT kernels it is allowed for backwards compatibility reasons for
11079          * now, but warnings are emitted so developers are made aware of
11080          * the unsafety and can fix their programs before this is enforced.
11081          */
11082         if (is_tracing_prog_type(prog_type) && !is_preallocated_map(map)) {
11083                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT) {
11084                         verbose(env, "perf_event programs can only use preallocated hash map\n");
11085                         return -EINVAL;
11086                 }
11087                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT)) {
11088                         verbose(env, "trace type programs can only use preallocated hash map\n");
11089                         return -EINVAL;
11090                 }
11091                 WARN_ONCE(1, "trace type BPF program uses run-time allocation\n");
11092                 verbose(env, "trace type programs with run-time allocated hash maps are unsafe. Switch to preallocated hash maps.\n");
11093         }
11094
11095         if (map_value_has_spin_lock(map)) {
11096                 if (prog_type == BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER) {
11097                         verbose(env, "socket filter progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11098                         return -EINVAL;
11099                 }
11100
11101                 if (is_tracing_prog_type(prog_type)) {
11102                         verbose(env, "tracing progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11103                         return -EINVAL;
11104                 }
11105
11106                 if (prog->aux->sleepable) {
11107                         verbose(env, "sleepable progs cannot use bpf_spin_lock yet\n");
11108                         return -EINVAL;
11109                 }
11110         }
11111
11112         if ((bpf_prog_is_dev_bound(prog->aux) || bpf_map_is_dev_bound(map)) &&
11113             !bpf_offload_prog_map_match(prog, map)) {
11114                 verbose(env, "offload device mismatch between prog and map\n");
11115                 return -EINVAL;
11116         }
11117
11118         if (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_STRUCT_OPS) {
11119                 verbose(env, "bpf_struct_ops map cannot be used in prog\n");
11120                 return -EINVAL;
11121         }
11122
11123         if (prog->aux->sleepable)
11124                 switch (map->map_type) {
11125                 case BPF_MAP_TYPE_HASH:
11126                 case BPF_MAP_TYPE_LRU_HASH:
11127                 case BPF_MAP_TYPE_ARRAY:
11128                 case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_HASH:
11129                 case BPF_MAP_TYPE_PERCPU_ARRAY:
11130                 case BPF_MAP_TYPE_LRU_PERCPU_HASH:
11131                 case BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS:
11132                 case BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS:
11133                         if (!is_preallocated_map(map)) {
11134                                 verbose(env,
11135                                         "Sleepable programs can only use preallocated maps\n");
11136                                 return -EINVAL;
11137                         }
11138                         break;
11139                 case BPF_MAP_TYPE_RINGBUF:
11140                         break;
11141                 default:
11142                         verbose(env,
11143                                 "Sleepable programs can only use array, hash, and ringbuf maps\n");
11144                         return -EINVAL;
11145                 }
11146
11147         return 0;
11148 }
11149
11150 static bool bpf_map_is_cgroup_storage(struct bpf_map *map)
11151 {
11152         return (map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CGROUP_STORAGE ||
11153                 map->map_type == BPF_MAP_TYPE_PERCPU_CGROUP_STORAGE);
11154 }
11155
11156 /* find and rewrite pseudo imm in ld_imm64 instructions:
11157  *
11158  * 1. if it accesses map FD, replace it with actual map pointer.
11159  * 2. if it accesses btf_id of a VAR, replace it with pointer to the var.
11160  *
11161  * NOTE: btf_vmlinux is required for converting pseudo btf_id.
11162  */
11163 static int resolve_pseudo_ldimm64(struct bpf_verifier_env *env)
11164 {
11165         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11166         int insn_cnt = env->prog->len;
11167         int i, j, err;
11168
11169         err = bpf_prog_calc_tag(env->prog);
11170         if (err)
11171                 return err;
11172
11173         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11174                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
11175                     (BPF_MODE(insn->code) != BPF_MEM || insn->imm != 0)) {
11176                         verbose(env, "BPF_LDX uses reserved fields\n");
11177                         return -EINVAL;
11178                 }
11179
11180                 if (insn[0].code == (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW)) {
11181                         struct bpf_insn_aux_data *aux;
11182                         struct bpf_map *map;
11183                         struct fd f;
11184                         u64 addr;
11185
11186                         if (i == insn_cnt - 1 || insn[1].code != 0 ||
11187                             insn[1].dst_reg != 0 || insn[1].src_reg != 0 ||
11188                             insn[1].off != 0) {
11189                                 verbose(env, "invalid bpf_ld_imm64 insn\n");
11190                                 return -EINVAL;
11191                         }
11192
11193                         if (insn[0].src_reg == 0)
11194                                 /* valid generic load 64-bit imm */
11195                                 goto next_insn;
11196
11197                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_BTF_ID) {
11198                                 aux = &env->insn_aux_data[i];
11199                                 err = check_pseudo_btf_id(env, insn, aux);
11200                                 if (err)
11201                                         return err;
11202                                 goto next_insn;
11203                         }
11204
11205                         if (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC) {
11206                                 aux = &env->insn_aux_data[i];
11207                                 aux->ptr_type = PTR_TO_FUNC;
11208                                 goto next_insn;
11209                         }
11210
11211                         /* In final convert_pseudo_ld_imm64() step, this is
11212                          * converted into regular 64-bit imm load insn.
11213                          */
11214                         if ((insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
11215                              insn[0].src_reg != BPF_PSEUDO_MAP_VALUE) ||
11216                             (insn[0].src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD &&
11217                              insn[1].imm != 0)) {
11218                                 verbose(env,
11219                                         "unrecognized bpf_ld_imm64 insn\n");
11220                                 return -EINVAL;
11221                         }
11222
11223                         f = fdget(insn[0].imm);
11224                         map = __bpf_map_get(f);
11225                         if (IS_ERR(map)) {
11226                                 verbose(env, "fd %d is not pointing to valid bpf_map\n",
11227                                         insn[0].imm);
11228                                 return PTR_ERR(map);
11229                         }
11230
11231                         err = check_map_prog_compatibility(env, map, env->prog);
11232                         if (err) {
11233                                 fdput(f);
11234                                 return err;
11235                         }
11236
11237                         aux = &env->insn_aux_data[i];
11238                         if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_MAP_FD) {
11239                                 addr = (unsigned long)map;
11240                         } else {
11241                                 u32 off = insn[1].imm;
11242
11243                                 if (off >= BPF_MAX_VAR_OFF) {
11244                                         verbose(env, "direct value offset of %u is not allowed\n", off);
11245                                         fdput(f);
11246                                         return -EINVAL;
11247                                 }
11248
11249                                 if (!map->ops->map_direct_value_addr) {
11250                                         verbose(env, "no direct value access support for this map type\n");
11251                                         fdput(f);
11252                                         return -EINVAL;
11253                                 }
11254
11255                                 err = map->ops->map_direct_value_addr(map, &addr, off);
11256                                 if (err) {
11257                                         verbose(env, "invalid access to map value pointer, value_size=%u off=%u\n",
11258                                                 map->value_size, off);
11259                                         fdput(f);
11260                                         return err;
11261                                 }
11262
11263                                 aux->map_off = off;
11264                                 addr += off;
11265                         }
11266
11267                         insn[0].imm = (u32)addr;
11268                         insn[1].imm = addr >> 32;
11269
11270                         /* check whether we recorded this map already */
11271                         for (j = 0; j < env->used_map_cnt; j++) {
11272                                 if (env->used_maps[j] == map) {
11273                                         aux->map_index = j;
11274                                         fdput(f);
11275                                         goto next_insn;
11276                                 }
11277                         }
11278
11279                         if (env->used_map_cnt >= MAX_USED_MAPS) {
11280                                 fdput(f);
11281                                 return -E2BIG;
11282                         }
11283
11284                         /* hold the map. If the program is rejected by verifier,
11285                          * the map will be released by release_maps() or it
11286                          * will be used by the valid program until it's unloaded
11287                          * and all maps are released in free_used_maps()
11288                          */
11289                         bpf_map_inc(map);
11290
11291                         aux->map_index = env->used_map_cnt;
11292                         env->used_maps[env->used_map_cnt++] = map;
11293
11294                         if (bpf_map_is_cgroup_storage(map) &&
11295                             bpf_cgroup_storage_assign(env->prog->aux, map)) {
11296                                 verbose(env, "only one cgroup storage of each type is allowed\n");
11297                                 fdput(f);
11298                                 return -EBUSY;
11299                         }
11300
11301                         fdput(f);
11302 next_insn:
11303                         insn++;
11304                         i++;
11305                         continue;
11306                 }
11307
11308                 /* Basic sanity check before we invest more work here. */
11309                 if (!bpf_opcode_in_insntable(insn->code)) {
11310                         verbose(env, "unknown opcode %02x\n", insn->code);
11311                         return -EINVAL;
11312                 }
11313         }
11314
11315         /* now all pseudo BPF_LD_IMM64 instructions load valid
11316          * 'struct bpf_map *' into a register instead of user map_fd.
11317          * These pointers will be used later by verifier to validate map access.
11318          */
11319         return 0;
11320 }
11321
11322 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
11323 static void release_maps(struct bpf_verifier_env *env)
11324 {
11325         __bpf_free_used_maps(env->prog->aux, env->used_maps,
11326                              env->used_map_cnt);
11327 }
11328
11329 /* drop refcnt of maps used by the rejected program */
11330 static void release_btfs(struct bpf_verifier_env *env)
11331 {
11332         __bpf_free_used_btfs(env->prog->aux, env->used_btfs,
11333                              env->used_btf_cnt);
11334 }
11335
11336 /* convert pseudo BPF_LD_IMM64 into generic BPF_LD_IMM64 */
11337 static void convert_pseudo_ld_imm64(struct bpf_verifier_env *env)
11338 {
11339         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11340         int insn_cnt = env->prog->len;
11341         int i;
11342
11343         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11344                 if (insn->code != (BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW))
11345                         continue;
11346                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_FUNC)
11347                         continue;
11348                 insn->src_reg = 0;
11349         }
11350 }
11351
11352 /* single env->prog->insni[off] instruction was replaced with the range
11353  * insni[off, off + cnt).  Adjust corresponding insn_aux_data by copying
11354  * [0, off) and [off, end) to new locations, so the patched range stays zero
11355  */
11356 static int adjust_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env,
11357                                 struct bpf_prog *new_prog, u32 off, u32 cnt)
11358 {
11359         struct bpf_insn_aux_data *new_data, *old_data = env->insn_aux_data;
11360         struct bpf_insn *insn = new_prog->insnsi;
11361         u32 prog_len;
11362         int i;
11363
11364         /* aux info at OFF always needs adjustment, no matter fast path
11365          * (cnt == 1) is taken or not. There is no guarantee INSN at OFF is the
11366          * original insn at old prog.
11367          */
11368         old_data[off].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + off + cnt - 1);
11369
11370         if (cnt == 1)
11371                 return 0;
11372         prog_len = new_prog->len;
11373         new_data = vzalloc(array_size(prog_len,
11374                                       sizeof(struct bpf_insn_aux_data)));
11375         if (!new_data)
11376                 return -ENOMEM;
11377         memcpy(new_data, old_data, sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * off);
11378         memcpy(new_data + off + cnt - 1, old_data + off,
11379                sizeof(struct bpf_insn_aux_data) * (prog_len - off - cnt + 1));
11380         for (i = off; i < off + cnt - 1; i++) {
11381                 new_data[i].seen = env->pass_cnt;
11382                 new_data[i].zext_dst = insn_has_def32(env, insn + i);
11383         }
11384         env->insn_aux_data = new_data;
11385         vfree(old_data);
11386         return 0;
11387 }
11388
11389 static void adjust_subprog_starts(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 len)
11390 {
11391         int i;
11392
11393         if (len == 1)
11394                 return;
11395         /* NOTE: fake 'exit' subprog should be updated as well. */
11396         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++) {
11397                 if (env->subprog_info[i].start <= off)
11398                         continue;
11399                 env->subprog_info[i].start += len - 1;
11400         }
11401 }
11402
11403 static void adjust_poke_descs(struct bpf_prog *prog, u32 len)
11404 {
11405         struct bpf_jit_poke_descriptor *tab = prog->aux->poke_tab;
11406         int i, sz = prog->aux->size_poke_tab;
11407         struct bpf_jit_poke_descriptor *desc;
11408
11409         for (i = 0; i < sz; i++) {
11410                 desc = &tab[i];
11411                 desc->insn_idx += len - 1;
11412         }
11413 }
11414
11415 static struct bpf_prog *bpf_patch_insn_data(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
11416                                             const struct bpf_insn *patch, u32 len)
11417 {
11418         struct bpf_prog *new_prog;
11419
11420         new_prog = bpf_patch_insn_single(env->prog, off, patch, len);
11421         if (IS_ERR(new_prog)) {
11422                 if (PTR_ERR(new_prog) == -ERANGE)
11423                         verbose(env,
11424                                 "insn %d cannot be patched due to 16-bit range\n",
11425                                 env->insn_aux_data[off].orig_idx);
11426                 return NULL;
11427         }
11428         if (adjust_insn_aux_data(env, new_prog, off, len))
11429                 return NULL;
11430         adjust_subprog_starts(env, off, len);
11431         adjust_poke_descs(new_prog, len);
11432         return new_prog;
11433 }
11434
11435 static int adjust_subprog_starts_after_remove(struct bpf_verifier_env *env,
11436                                               u32 off, u32 cnt)
11437 {
11438         int i, j;
11439
11440         /* find first prog starting at or after off (first to remove) */
11441         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++)
11442                 if (env->subprog_info[i].start >= off)
11443                         break;
11444         /* find first prog starting at or after off + cnt (first to stay) */
11445         for (j = i; j < env->subprog_cnt; j++)
11446                 if (env->subprog_info[j].start >= off + cnt)
11447                         break;
11448         /* if j doesn't start exactly at off + cnt, we are just removing
11449          * the front of previous prog
11450          */
11451         if (env->subprog_info[j].start != off + cnt)
11452                 j--;
11453
11454         if (j > i) {
11455                 struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
11456                 int move;
11457
11458                 /* move fake 'exit' subprog as well */
11459                 move = env->subprog_cnt + 1 - j;
11460
11461                 memmove(env->subprog_info + i,
11462                         env->subprog_info + j,
11463                         sizeof(*env->subprog_info) * move);
11464                 env->subprog_cnt -= j - i;
11465
11466                 /* remove func_info */
11467                 if (aux->func_info) {
11468                         move = aux->func_info_cnt - j;
11469
11470                         memmove(aux->func_info + i,
11471                                 aux->func_info + j,
11472                                 sizeof(*aux->func_info) * move);
11473                         aux->func_info_cnt -= j - i;
11474                         /* func_info->insn_off is set after all code rewrites,
11475                          * in adjust_btf_func() - no need to adjust
11476                          */
11477                 }
11478         } else {
11479                 /* convert i from "first prog to remove" to "first to adjust" */
11480                 if (env->subprog_info[i].start == off)
11481                         i++;
11482         }
11483
11484         /* update fake 'exit' subprog as well */
11485         for (; i <= env->subprog_cnt; i++)
11486                 env->subprog_info[i].start -= cnt;
11487
11488         return 0;
11489 }
11490
11491 static int bpf_adj_linfo_after_remove(struct bpf_verifier_env *env, u32 off,
11492                                       u32 cnt)
11493 {
11494         struct bpf_prog *prog = env->prog;
11495         u32 i, l_off, l_cnt, nr_linfo;
11496         struct bpf_line_info *linfo;
11497
11498         nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
11499         if (!nr_linfo)
11500                 return 0;
11501
11502         linfo = prog->aux->linfo;
11503
11504         /* find first line info to remove, count lines to be removed */
11505         for (i = 0; i < nr_linfo; i++)
11506                 if (linfo[i].insn_off >= off)
11507                         break;
11508
11509         l_off = i;
11510         l_cnt = 0;
11511         for (; i < nr_linfo; i++)
11512                 if (linfo[i].insn_off < off + cnt)
11513                         l_cnt++;
11514                 else
11515                         break;
11516
11517         /* First live insn doesn't match first live linfo, it needs to "inherit"
11518          * last removed linfo.  prog is already modified, so prog->len == off
11519          * means no live instructions after (tail of the program was removed).
11520          */
11521         if (prog->len != off && l_cnt &&
11522             (i == nr_linfo || linfo[i].insn_off != off + cnt)) {
11523                 l_cnt--;
11524                 linfo[--i].insn_off = off + cnt;
11525         }
11526
11527         /* remove the line info which refer to the removed instructions */
11528         if (l_cnt) {
11529                 memmove(linfo + l_off, linfo + i,
11530                         sizeof(*linfo) * (nr_linfo - i));
11531
11532                 prog->aux->nr_linfo -= l_cnt;
11533                 nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
11534         }
11535
11536         /* pull all linfo[i].insn_off >= off + cnt in by cnt */
11537         for (i = l_off; i < nr_linfo; i++)
11538                 linfo[i].insn_off -= cnt;
11539
11540         /* fix up all subprogs (incl. 'exit') which start >= off */
11541         for (i = 0; i <= env->subprog_cnt; i++)
11542                 if (env->subprog_info[i].linfo_idx > l_off) {
11543                         /* program may have started in the removed region but
11544                          * may not be fully removed
11545                          */
11546                         if (env->subprog_info[i].linfo_idx >= l_off + l_cnt)
11547                                 env->subprog_info[i].linfo_idx -= l_cnt;
11548                         else
11549                                 env->subprog_info[i].linfo_idx = l_off;
11550                 }
11551
11552         return 0;
11553 }
11554
11555 static int verifier_remove_insns(struct bpf_verifier_env *env, u32 off, u32 cnt)
11556 {
11557         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11558         unsigned int orig_prog_len = env->prog->len;
11559         int err;
11560
11561         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11562                 bpf_prog_offload_remove_insns(env, off, cnt);
11563
11564         err = bpf_remove_insns(env->prog, off, cnt);
11565         if (err)
11566                 return err;
11567
11568         err = adjust_subprog_starts_after_remove(env, off, cnt);
11569         if (err)
11570                 return err;
11571
11572         err = bpf_adj_linfo_after_remove(env, off, cnt);
11573         if (err)
11574                 return err;
11575
11576         memmove(aux_data + off, aux_data + off + cnt,
11577                 sizeof(*aux_data) * (orig_prog_len - off - cnt));
11578
11579         return 0;
11580 }
11581
11582 /* The verifier does more data flow analysis than llvm and will not
11583  * explore branches that are dead at run time. Malicious programs can
11584  * have dead code too. Therefore replace all dead at-run-time code
11585  * with 'ja -1'.
11586  *
11587  * Just nops are not optimal, e.g. if they would sit at the end of the
11588  * program and through another bug we would manage to jump there, then
11589  * we'd execute beyond program memory otherwise. Returning exception
11590  * code also wouldn't work since we can have subprogs where the dead
11591  * code could be located.
11592  */
11593 static void sanitize_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
11594 {
11595         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11596         struct bpf_insn trap = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, -1);
11597         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11598         const int insn_cnt = env->prog->len;
11599         int i;
11600
11601         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11602                 if (aux_data[i].seen)
11603                         continue;
11604                 memcpy(insn + i, &trap, sizeof(trap));
11605         }
11606 }
11607
11608 static bool insn_is_cond_jump(u8 code)
11609 {
11610         u8 op;
11611
11612         if (BPF_CLASS(code) == BPF_JMP32)
11613                 return true;
11614
11615         if (BPF_CLASS(code) != BPF_JMP)
11616                 return false;
11617
11618         op = BPF_OP(code);
11619         return op != BPF_JA && op != BPF_EXIT && op != BPF_CALL;
11620 }
11621
11622 static void opt_hard_wire_dead_code_branches(struct bpf_verifier_env *env)
11623 {
11624         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11625         struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
11626         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11627         const int insn_cnt = env->prog->len;
11628         int i;
11629
11630         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11631                 if (!insn_is_cond_jump(insn->code))
11632                         continue;
11633
11634                 if (!aux_data[i + 1].seen)
11635                         ja.off = insn->off;
11636                 else if (!aux_data[i + 1 + insn->off].seen)
11637                         ja.off = 0;
11638                 else
11639                         continue;
11640
11641                 if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11642                         bpf_prog_offload_replace_insn(env, i, &ja);
11643
11644                 memcpy(insn, &ja, sizeof(ja));
11645         }
11646 }
11647
11648 static int opt_remove_dead_code(struct bpf_verifier_env *env)
11649 {
11650         struct bpf_insn_aux_data *aux_data = env->insn_aux_data;
11651         int insn_cnt = env->prog->len;
11652         int i, err;
11653
11654         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11655                 int j;
11656
11657                 j = 0;
11658                 while (i + j < insn_cnt && !aux_data[i + j].seen)
11659                         j++;
11660                 if (!j)
11661                         continue;
11662
11663                 err = verifier_remove_insns(env, i, j);
11664                 if (err)
11665                         return err;
11666                 insn_cnt = env->prog->len;
11667         }
11668
11669         return 0;
11670 }
11671
11672 static int opt_remove_nops(struct bpf_verifier_env *env)
11673 {
11674         const struct bpf_insn ja = BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 0);
11675         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
11676         int insn_cnt = env->prog->len;
11677         int i, err;
11678
11679         for (i = 0; i < insn_cnt; i++) {
11680                 if (memcmp(&insn[i], &ja, sizeof(ja)))
11681                         continue;
11682
11683                 err = verifier_remove_insns(env, i, 1);
11684                 if (err)
11685                         return err;
11686                 insn_cnt--;
11687                 i--;
11688         }
11689
11690         return 0;
11691 }
11692
11693 static int opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(struct bpf_verifier_env *env,
11694                                          const union bpf_attr *attr)
11695 {
11696         struct bpf_insn *patch, zext_patch[2], rnd_hi32_patch[4];
11697         struct bpf_insn_aux_data *aux = env->insn_aux_data;
11698         int i, patch_len, delta = 0, len = env->prog->len;
11699         struct bpf_insn *insns = env->prog->insnsi;
11700         struct bpf_prog *new_prog;
11701         bool rnd_hi32;
11702
11703         rnd_hi32 = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_RND_HI32;
11704         zext_patch[1] = BPF_ZEXT_REG(0);
11705         rnd_hi32_patch[1] = BPF_ALU64_IMM(BPF_MOV, BPF_REG_AX, 0);
11706         rnd_hi32_patch[2] = BPF_ALU64_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_AX, 32);
11707         rnd_hi32_patch[3] = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, 0, BPF_REG_AX);
11708         for (i = 0; i < len; i++) {
11709                 int adj_idx = i + delta;
11710                 struct bpf_insn insn;
11711                 int load_reg;
11712
11713                 insn = insns[adj_idx];
11714                 load_reg = insn_def_regno(&insn);
11715                 if (!aux[adj_idx].zext_dst) {
11716                         u8 code, class;
11717                         u32 imm_rnd;
11718
11719                         if (!rnd_hi32)
11720                                 continue;
11721
11722                         code = insn.code;
11723                         class = BPF_CLASS(code);
11724                         if (load_reg == -1)
11725                                 continue;
11726
11727                         /* NOTE: arg "reg" (the fourth one) is only used for
11728                          *       BPF_STX + SRC_OP, so it is safe to pass NULL
11729                          *       here.
11730                          */
11731                         if (is_reg64(env, &insn, load_reg, NULL, DST_OP)) {
11732                                 if (class == BPF_LD &&
11733                                     BPF_MODE(code) == BPF_IMM)
11734                                         i++;
11735                                 continue;
11736                         }
11737
11738                         /* ctx load could be transformed into wider load. */
11739                         if (class == BPF_LDX &&
11740                             aux[adj_idx].ptr_type == PTR_TO_CTX)
11741                                 continue;
11742
11743                         imm_rnd = get_random_int();
11744                         rnd_hi32_patch[0] = insn;
11745                         rnd_hi32_patch[1].imm = imm_rnd;
11746                         rnd_hi32_patch[3].dst_reg = load_reg;
11747                         patch = rnd_hi32_patch;
11748                         patch_len = 4;
11749                         goto apply_patch_buffer;
11750                 }
11751
11752                 /* Add in an zero-extend instruction if a) the JIT has requested
11753                  * it or b) it's a CMPXCHG.
11754                  *
11755                  * The latter is because: BPF_CMPXCHG always loads a value into
11756                  * R0, therefore always zero-extends. However some archs'
11757                  * equivalent instruction only does this load when the
11758                  * comparison is successful. This detail of CMPXCHG is
11759                  * orthogonal to the general zero-extension behaviour of the
11760                  * CPU, so it's treated independently of bpf_jit_needs_zext.
11761                  */
11762                 if (!bpf_jit_needs_zext() && !is_cmpxchg_insn(&insn))
11763                         continue;
11764
11765                 if (WARN_ON(load_reg == -1)) {
11766                         verbose(env, "verifier bug. zext_dst is set, but no reg is defined\n");
11767                         return -EFAULT;
11768                 }
11769
11770                 zext_patch[0] = insn;
11771                 zext_patch[1].dst_reg = load_reg;
11772                 zext_patch[1].src_reg = load_reg;
11773                 patch = zext_patch;
11774                 patch_len = 2;
11775 apply_patch_buffer:
11776                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, adj_idx, patch, patch_len);
11777                 if (!new_prog)
11778                         return -ENOMEM;
11779                 env->prog = new_prog;
11780                 insns = new_prog->insnsi;
11781                 aux = env->insn_aux_data;
11782                 delta += patch_len - 1;
11783         }
11784
11785         return 0;
11786 }
11787
11788 /* convert load instructions that access fields of a context type into a
11789  * sequence of instructions that access fields of the underlying structure:
11790  *     struct __sk_buff    -> struct sk_buff
11791  *     struct bpf_sock_ops -> struct sock
11792  */
11793 static int convert_ctx_accesses(struct bpf_verifier_env *env)
11794 {
11795         const struct bpf_verifier_ops *ops = env->ops;
11796         int i, cnt, size, ctx_field_size, delta = 0;
11797         const int insn_cnt = env->prog->len;
11798         struct bpf_insn insn_buf[16], *insn;
11799         u32 target_size, size_default, off;
11800         struct bpf_prog *new_prog;
11801         enum bpf_access_type type;
11802         bool is_narrower_load;
11803
11804         if (ops->gen_prologue || env->seen_direct_write) {
11805                 if (!ops->gen_prologue) {
11806                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
11807                         return -EINVAL;
11808                 }
11809                 cnt = ops->gen_prologue(insn_buf, env->seen_direct_write,
11810                                         env->prog);
11811                 if (cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
11812                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
11813                         return -EINVAL;
11814                 } else if (cnt) {
11815                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, 0, insn_buf, cnt);
11816                         if (!new_prog)
11817                                 return -ENOMEM;
11818
11819                         env->prog = new_prog;
11820                         delta += cnt - 1;
11821                 }
11822         }
11823
11824         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
11825                 return 0;
11826
11827         insn = env->prog->insnsi + delta;
11828
11829         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
11830                 bpf_convert_ctx_access_t convert_ctx_access;
11831
11832                 if (insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B) ||
11833                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H) ||
11834                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W) ||
11835                     insn->code == (BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW))
11836                         type = BPF_READ;
11837                 else if (insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B) ||
11838                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H) ||
11839                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W) ||
11840                          insn->code == (BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW))
11841                         type = BPF_WRITE;
11842                 else
11843                         continue;
11844
11845                 if (type == BPF_WRITE &&
11846                     env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off) {
11847                         struct bpf_insn patch[] = {
11848                                 /* Sanitize suspicious stack slot with zero.
11849                                  * There are no memory dependencies for this store,
11850                                  * since it's only using frame pointer and immediate
11851                                  * constant of zero
11852                                  */
11853                                 BPF_ST_MEM(BPF_DW, BPF_REG_FP,
11854                                            env->insn_aux_data[i + delta].sanitize_stack_off,
11855                                            0),
11856                                 /* the original STX instruction will immediately
11857                                  * overwrite the same stack slot with appropriate value
11858                                  */
11859                                 *insn,
11860                         };
11861
11862                         cnt = ARRAY_SIZE(patch);
11863                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patch, cnt);
11864                         if (!new_prog)
11865                                 return -ENOMEM;
11866
11867                         delta    += cnt - 1;
11868                         env->prog = new_prog;
11869                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
11870                         continue;
11871                 }
11872
11873                 switch (env->insn_aux_data[i + delta].ptr_type) {
11874                 case PTR_TO_CTX:
11875                         if (!ops->convert_ctx_access)
11876                                 continue;
11877                         convert_ctx_access = ops->convert_ctx_access;
11878                         break;
11879                 case PTR_TO_SOCKET:
11880                 case PTR_TO_SOCK_COMMON:
11881                         convert_ctx_access = bpf_sock_convert_ctx_access;
11882                         break;
11883                 case PTR_TO_TCP_SOCK:
11884                         convert_ctx_access = bpf_tcp_sock_convert_ctx_access;
11885                         break;
11886                 case PTR_TO_XDP_SOCK:
11887                         convert_ctx_access = bpf_xdp_sock_convert_ctx_access;
11888                         break;
11889                 case PTR_TO_BTF_ID:
11890                         if (type == BPF_READ) {
11891                                 insn->code = BPF_LDX | BPF_PROBE_MEM |
11892                                         BPF_SIZE((insn)->code);
11893                                 env->prog->aux->num_exentries++;
11894                         } else if (resolve_prog_type(env->prog) != BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS) {
11895                                 verbose(env, "Writes through BTF pointers are not allowed\n");
11896                                 return -EINVAL;
11897                         }
11898                         continue;
11899                 default:
11900                         continue;
11901                 }
11902
11903                 ctx_field_size = env->insn_aux_data[i + delta].ctx_field_size;
11904                 size = BPF_LDST_BYTES(insn);
11905
11906                 /* If the read access is a narrower load of the field,
11907                  * convert to a 4/8-byte load, to minimum program type specific
11908                  * convert_ctx_access changes. If conversion is successful,
11909                  * we will apply proper mask to the result.
11910                  */
11911                 is_narrower_load = size < ctx_field_size;
11912                 size_default = bpf_ctx_off_adjust_machine(ctx_field_size);
11913                 off = insn->off;
11914                 if (is_narrower_load) {
11915                         u8 size_code;
11916
11917                         if (type == BPF_WRITE) {
11918                                 verbose(env, "bpf verifier narrow ctx access misconfigured\n");
11919                                 return -EINVAL;
11920                         }
11921
11922                         size_code = BPF_H;
11923                         if (ctx_field_size == 4)
11924                                 size_code = BPF_W;
11925                         else if (ctx_field_size == 8)
11926                                 size_code = BPF_DW;
11927
11928                         insn->off = off & ~(size_default - 1);
11929                         insn->code = BPF_LDX | BPF_MEM | size_code;
11930                 }
11931
11932                 target_size = 0;
11933                 cnt = convert_ctx_access(type, insn, insn_buf, env->prog,
11934                                          &target_size);
11935                 if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf) ||
11936                     (ctx_field_size && !target_size)) {
11937                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
11938                         return -EINVAL;
11939                 }
11940
11941                 if (is_narrower_load && size < target_size) {
11942                         u8 shift = bpf_ctx_narrow_access_offset(
11943                                 off, size, size_default) * 8;
11944                         if (ctx_field_size <= 4) {
11945                                 if (shift)
11946                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH,
11947                                                                         insn->dst_reg,
11948                                                                         shift);
11949                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
11950                                                                 (1 << size * 8) - 1);
11951                         } else {
11952                                 if (shift)
11953                                         insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,
11954                                                                         insn->dst_reg,
11955                                                                         shift);
11956                                 insn_buf[cnt++] = BPF_ALU64_IMM(BPF_AND, insn->dst_reg,
11957                                                                 (1ULL << size * 8) - 1);
11958                         }
11959                 }
11960
11961                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
11962                 if (!new_prog)
11963                         return -ENOMEM;
11964
11965                 delta += cnt - 1;
11966
11967                 /* keep walking new program and skip insns we just inserted */
11968                 env->prog = new_prog;
11969                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
11970         }
11971
11972         return 0;
11973 }
11974
11975 static int jit_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
11976 {
11977         struct bpf_prog *prog = env->prog, **func, *tmp;
11978         int i, j, subprog_start, subprog_end = 0, len, subprog;
11979         struct bpf_map *map_ptr;
11980         struct bpf_insn *insn;
11981         void *old_bpf_func;
11982         int err, num_exentries;
11983
11984         if (env->subprog_cnt <= 1)
11985                 return 0;
11986
11987         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
11988                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
11989                         env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
11990                         /* subprog is encoded in insn[1].imm */
11991                         continue;
11992                 }
11993
11994                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
11995                         continue;
11996                 /* Upon error here we cannot fall back to interpreter but
11997                  * need a hard reject of the program. Thus -EFAULT is
11998                  * propagated in any case.
11999                  */
12000                 subprog = find_subprog(env, i + insn->imm + 1);
12001                 if (subprog < 0) {
12002                         WARN_ONCE(1, "verifier bug. No program starts at insn %d\n",
12003                                   i + insn->imm + 1);
12004                         return -EFAULT;
12005                 }
12006                 /* temporarily remember subprog id inside insn instead of
12007                  * aux_data, since next loop will split up all insns into funcs
12008                  */
12009                 insn->off = subprog;
12010                 /* remember original imm in case JIT fails and fallback
12011                  * to interpreter will be needed
12012                  */
12013                 env->insn_aux_data[i].call_imm = insn->imm;
12014                 /* point imm to __bpf_call_base+1 from JITs point of view */
12015                 insn->imm = 1;
12016         }
12017
12018         err = bpf_prog_alloc_jited_linfo(prog);
12019         if (err)
12020                 goto out_undo_insn;
12021
12022         err = -ENOMEM;
12023         func = kcalloc(env->subprog_cnt, sizeof(prog), GFP_KERNEL);
12024         if (!func)
12025                 goto out_undo_insn;
12026
12027         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12028                 subprog_start = subprog_end;
12029                 subprog_end = env->subprog_info[i + 1].start;
12030
12031                 len = subprog_end - subprog_start;
12032                 /* BPF_PROG_RUN doesn't call subprogs directly,
12033                  * hence main prog stats include the runtime of subprogs.
12034                  * subprogs don't have IDs and not reachable via prog_get_next_id
12035                  * func[i]->stats will never be accessed and stays NULL
12036                  */
12037                 func[i] = bpf_prog_alloc_no_stats(bpf_prog_size(len), GFP_USER);
12038                 if (!func[i])
12039                         goto out_free;
12040                 memcpy(func[i]->insnsi, &prog->insnsi[subprog_start],
12041                        len * sizeof(struct bpf_insn));
12042                 func[i]->type = prog->type;
12043                 func[i]->len = len;
12044                 if (bpf_prog_calc_tag(func[i]))
12045                         goto out_free;
12046                 func[i]->is_func = 1;
12047                 func[i]->aux->func_idx = i;
12048                 /* the btf and func_info will be freed only at prog->aux */
12049                 func[i]->aux->btf = prog->aux->btf;
12050                 func[i]->aux->func_info = prog->aux->func_info;
12051
12052                 for (j = 0; j < prog->aux->size_poke_tab; j++) {
12053                         u32 insn_idx = prog->aux->poke_tab[j].insn_idx;
12054                         int ret;
12055
12056                         if (!(insn_idx >= subprog_start &&
12057                               insn_idx <= subprog_end))
12058                                 continue;
12059
12060                         ret = bpf_jit_add_poke_descriptor(func[i],
12061                                                           &prog->aux->poke_tab[j]);
12062                         if (ret < 0) {
12063                                 verbose(env, "adding tail call poke descriptor failed\n");
12064                                 goto out_free;
12065                         }
12066
12067                         func[i]->insnsi[insn_idx - subprog_start].imm = ret + 1;
12068
12069                         map_ptr = func[i]->aux->poke_tab[ret].tail_call.map;
12070                         ret = map_ptr->ops->map_poke_track(map_ptr, func[i]->aux);
12071                         if (ret < 0) {
12072                                 verbose(env, "tracking tail call prog failed\n");
12073                                 goto out_free;
12074                         }
12075                 }
12076
12077                 /* Use bpf_prog_F_tag to indicate functions in stack traces.
12078                  * Long term would need debug info to populate names
12079                  */
12080                 func[i]->aux->name[0] = 'F';
12081                 func[i]->aux->stack_depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
12082                 func[i]->jit_requested = 1;
12083                 func[i]->aux->kfunc_tab = prog->aux->kfunc_tab;
12084                 func[i]->aux->linfo = prog->aux->linfo;
12085                 func[i]->aux->nr_linfo = prog->aux->nr_linfo;
12086                 func[i]->aux->jited_linfo = prog->aux->jited_linfo;
12087                 func[i]->aux->linfo_idx = env->subprog_info[i].linfo_idx;
12088                 num_exentries = 0;
12089                 insn = func[i]->insnsi;
12090                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
12091                         if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LDX &&
12092                             BPF_MODE(insn->code) == BPF_PROBE_MEM)
12093                                 num_exentries++;
12094                 }
12095                 func[i]->aux->num_exentries = num_exentries;
12096                 func[i]->aux->tail_call_reachable = env->subprog_info[i].tail_call_reachable;
12097                 func[i] = bpf_int_jit_compile(func[i]);
12098                 if (!func[i]->jited) {
12099                         err = -ENOTSUPP;
12100                         goto out_free;
12101                 }
12102                 cond_resched();
12103         }
12104
12105         /* Untrack main program's aux structs so that during map_poke_run()
12106          * we will not stumble upon the unfilled poke descriptors; each
12107          * of the main program's poke descs got distributed across subprogs
12108          * and got tracked onto map, so we are sure that none of them will
12109          * be missed after the operation below
12110          */
12111         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
12112                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
12113
12114                 map_ptr->ops->map_poke_untrack(map_ptr, prog->aux);
12115         }
12116
12117         /* at this point all bpf functions were successfully JITed
12118          * now populate all bpf_calls with correct addresses and
12119          * run last pass of JIT
12120          */
12121         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12122                 insn = func[i]->insnsi;
12123                 for (j = 0; j < func[i]->len; j++, insn++) {
12124                         if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12125                                 subprog = insn[1].imm;
12126                                 insn[0].imm = (u32)(long)func[subprog]->bpf_func;
12127                                 insn[1].imm = ((u64)(long)func[subprog]->bpf_func) >> 32;
12128                                 continue;
12129                         }
12130                         if (!bpf_pseudo_call(insn))
12131                                 continue;
12132                         subprog = insn->off;
12133                         insn->imm = BPF_CAST_CALL(func[subprog]->bpf_func) -
12134                                     __bpf_call_base;
12135                 }
12136
12137                 /* we use the aux data to keep a list of the start addresses
12138                  * of the JITed images for each function in the program
12139                  *
12140                  * for some architectures, such as powerpc64, the imm field
12141                  * might not be large enough to hold the offset of the start
12142                  * address of the callee's JITed image from __bpf_call_base
12143                  *
12144                  * in such cases, we can lookup the start address of a callee
12145                  * by using its subprog id, available from the off field of
12146                  * the call instruction, as an index for this list
12147                  */
12148                 func[i]->aux->func = func;
12149                 func[i]->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
12150         }
12151         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12152                 old_bpf_func = func[i]->bpf_func;
12153                 tmp = bpf_int_jit_compile(func[i]);
12154                 if (tmp != func[i] || func[i]->bpf_func != old_bpf_func) {
12155                         verbose(env, "JIT doesn't support bpf-to-bpf calls\n");
12156                         err = -ENOTSUPP;
12157                         goto out_free;
12158                 }
12159                 cond_resched();
12160         }
12161
12162         /* finally lock prog and jit images for all functions and
12163          * populate kallsysm
12164          */
12165         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12166                 bpf_prog_lock_ro(func[i]);
12167                 bpf_prog_kallsyms_add(func[i]);
12168         }
12169
12170         /* Last step: make now unused interpreter insns from main
12171          * prog consistent for later dump requests, so they can
12172          * later look the same as if they were interpreted only.
12173          */
12174         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12175                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12176                         insn[0].imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12177                         insn[1].imm = find_subprog(env, i + insn[0].imm + 1);
12178                         continue;
12179                 }
12180                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12181                         continue;
12182                 insn->off = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12183                 subprog = find_subprog(env, i + insn->off + 1);
12184                 insn->imm = subprog;
12185         }
12186
12187         prog->jited = 1;
12188         prog->bpf_func = func[0]->bpf_func;
12189         prog->aux->func = func;
12190         prog->aux->func_cnt = env->subprog_cnt;
12191         bpf_prog_jit_attempt_done(prog);
12192         return 0;
12193 out_free:
12194         for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12195                 if (!func[i])
12196                         continue;
12197
12198                 for (j = 0; j < func[i]->aux->size_poke_tab; j++) {
12199                         map_ptr = func[i]->aux->poke_tab[j].tail_call.map;
12200                         map_ptr->ops->map_poke_untrack(map_ptr, func[i]->aux);
12201                 }
12202                 bpf_jit_free(func[i]);
12203         }
12204         kfree(func);
12205 out_undo_insn:
12206         /* cleanup main prog to be interpreted */
12207         prog->jit_requested = 0;
12208         for (i = 0, insn = prog->insnsi; i < prog->len; i++, insn++) {
12209                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12210                         continue;
12211                 insn->off = 0;
12212                 insn->imm = env->insn_aux_data[i].call_imm;
12213         }
12214         bpf_prog_jit_attempt_done(prog);
12215         return err;
12216 }
12217
12218 static int fixup_call_args(struct bpf_verifier_env *env)
12219 {
12220 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
12221         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12222         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
12223         bool has_kfunc_call = bpf_prog_has_kfunc_call(prog);
12224         int i, depth;
12225 #endif
12226         int err = 0;
12227
12228         if (env->prog->jit_requested &&
12229             !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
12230                 err = jit_subprogs(env);
12231                 if (err == 0)
12232                         return 0;
12233                 if (err == -EFAULT)
12234                         return err;
12235         }
12236 #ifndef CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON
12237         if (has_kfunc_call) {
12238                 verbose(env, "calling kernel functions are not allowed in non-JITed programs\n");
12239                 return -EINVAL;
12240         }
12241         if (env->subprog_cnt > 1 && env->prog->aux->tail_call_reachable) {
12242                 /* When JIT fails the progs with bpf2bpf calls and tail_calls
12243                  * have to be rejected, since interpreter doesn't support them yet.
12244                  */
12245                 verbose(env, "tail_calls are not allowed in non-JITed programs with bpf-to-bpf calls\n");
12246                 return -EINVAL;
12247         }
12248         for (i = 0; i < prog->len; i++, insn++) {
12249                 if (bpf_pseudo_func(insn)) {
12250                         /* When JIT fails the progs with callback calls
12251                          * have to be rejected, since interpreter doesn't support them yet.
12252                          */
12253                         verbose(env, "callbacks are not allowed in non-JITed programs\n");
12254                         return -EINVAL;
12255                 }
12256
12257                 if (!bpf_pseudo_call(insn))
12258                         continue;
12259                 depth = get_callee_stack_depth(env, insn, i);
12260                 if (depth < 0)
12261                         return depth;
12262                 bpf_patch_call_args(insn, depth);
12263         }
12264         err = 0;
12265 #endif
12266         return err;
12267 }
12268
12269 static int fixup_kfunc_call(struct bpf_verifier_env *env,
12270                             struct bpf_insn *insn)
12271 {
12272         const struct bpf_kfunc_desc *desc;
12273
12274         /* insn->imm has the btf func_id. Replace it with
12275          * an address (relative to __bpf_base_call).
12276          */
12277         desc = find_kfunc_desc(env->prog, insn->imm);
12278         if (!desc) {
12279                 verbose(env, "verifier internal error: kernel function descriptor not found for func_id %u\n",
12280                         insn->imm);
12281                 return -EFAULT;
12282         }
12283
12284         insn->imm = desc->imm;
12285
12286         return 0;
12287 }
12288
12289 /* Do various post-verification rewrites in a single program pass.
12290  * These rewrites simplify JIT and interpreter implementations.
12291  */
12292 static int do_misc_fixups(struct bpf_verifier_env *env)
12293 {
12294         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12295         bool expect_blinding = bpf_jit_blinding_enabled(prog);
12296         struct bpf_insn *insn = prog->insnsi;
12297         const struct bpf_func_proto *fn;
12298         const int insn_cnt = prog->len;
12299         const struct bpf_map_ops *ops;
12300         struct bpf_insn_aux_data *aux;
12301         struct bpf_insn insn_buf[16];
12302         struct bpf_prog *new_prog;
12303         struct bpf_map *map_ptr;
12304         int i, ret, cnt, delta = 0;
12305
12306         for (i = 0; i < insn_cnt; i++, insn++) {
12307                 /* Make divide-by-zero exceptions impossible. */
12308                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X) ||
12309                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X) ||
12310                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X) ||
12311                     insn->code == (BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X)) {
12312                         bool is64 = BPF_CLASS(insn->code) == BPF_ALU64;
12313                         bool isdiv = BPF_OP(insn->code) == BPF_DIV;
12314                         struct bpf_insn *patchlet;
12315                         struct bpf_insn chk_and_div[] = {
12316                                 /* [R,W]x div 0 -> 0 */
12317                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
12318                                              BPF_JNE | BPF_K, insn->src_reg,
12319                                              0, 2, 0),
12320                                 BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, insn->dst_reg, insn->dst_reg),
12321                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
12322                                 *insn,
12323                         };
12324                         struct bpf_insn chk_and_mod[] = {
12325                                 /* [R,W]x mod 0 -> [R,W]x */
12326                                 BPF_RAW_INSN((is64 ? BPF_JMP : BPF_JMP32) |
12327                                              BPF_JEQ | BPF_K, insn->src_reg,
12328                                              0, 1 + (is64 ? 0 : 1), 0),
12329                                 *insn,
12330                                 BPF_JMP_IMM(BPF_JA, 0, 0, 1),
12331                                 BPF_MOV32_REG(insn->dst_reg, insn->dst_reg),
12332                         };
12333
12334                         patchlet = isdiv ? chk_and_div : chk_and_mod;
12335                         cnt = isdiv ? ARRAY_SIZE(chk_and_div) :
12336                                       ARRAY_SIZE(chk_and_mod) - (is64 ? 2 : 0);
12337
12338                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, patchlet, cnt);
12339                         if (!new_prog)
12340                                 return -ENOMEM;
12341
12342                         delta    += cnt - 1;
12343                         env->prog = prog = new_prog;
12344                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12345                         continue;
12346                 }
12347
12348                 /* Implement LD_ABS and LD_IND with a rewrite, if supported by the program type. */
12349                 if (BPF_CLASS(insn->code) == BPF_LD &&
12350                     (BPF_MODE(insn->code) == BPF_ABS ||
12351                      BPF_MODE(insn->code) == BPF_IND)) {
12352                         cnt = env->ops->gen_ld_abs(insn, insn_buf);
12353                         if (cnt == 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12354                                 verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12355                                 return -EINVAL;
12356                         }
12357
12358                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12359                         if (!new_prog)
12360                                 return -ENOMEM;
12361
12362                         delta    += cnt - 1;
12363                         env->prog = prog = new_prog;
12364                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12365                         continue;
12366                 }
12367
12368                 /* Rewrite pointer arithmetic to mitigate speculation attacks. */
12369                 if (insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X) ||
12370                     insn->code == (BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X)) {
12371                         const u8 code_add = BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X;
12372                         const u8 code_sub = BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X;
12373                         struct bpf_insn *patch = &insn_buf[0];
12374                         bool issrc, isneg;
12375                         u32 off_reg;
12376
12377                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12378                         if (!aux->alu_state ||
12379                             aux->alu_state == BPF_ALU_NON_POINTER)
12380                                 continue;
12381
12382                         isneg = aux->alu_state & BPF_ALU_NEG_VALUE;
12383                         issrc = (aux->alu_state & BPF_ALU_SANITIZE) ==
12384                                 BPF_ALU_SANITIZE_SRC;
12385
12386                         off_reg = issrc ? insn->src_reg : insn->dst_reg;
12387                         if (isneg)
12388                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
12389                         *patch++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_AX, aux->alu_limit);
12390                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_SUB, BPF_REG_AX, off_reg);
12391                         *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_OR, BPF_REG_AX, off_reg);
12392                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_NEG, BPF_REG_AX, 0);
12393                         *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_ARSH, BPF_REG_AX, 63);
12394                         if (issrc) {
12395                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, BPF_REG_AX,
12396                                                          off_reg);
12397                                 insn->src_reg = BPF_REG_AX;
12398                         } else {
12399                                 *patch++ = BPF_ALU64_REG(BPF_AND, off_reg,
12400                                                          BPF_REG_AX);
12401                         }
12402                         if (isneg)
12403                                 insn->code = insn->code == code_add ?
12404                                              code_sub : code_add;
12405                         *patch++ = *insn;
12406                         if (issrc && isneg)
12407                                 *patch++ = BPF_ALU64_IMM(BPF_MUL, off_reg, -1);
12408                         cnt = patch - insn_buf;
12409
12410                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12411                         if (!new_prog)
12412                                 return -ENOMEM;
12413
12414                         delta    += cnt - 1;
12415                         env->prog = prog = new_prog;
12416                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12417                         continue;
12418                 }
12419
12420                 if (insn->code != (BPF_JMP | BPF_CALL))
12421                         continue;
12422                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_CALL)
12423                         continue;
12424                 if (insn->src_reg == BPF_PSEUDO_KFUNC_CALL) {
12425                         ret = fixup_kfunc_call(env, insn);
12426                         if (ret)
12427                                 return ret;
12428                         continue;
12429                 }
12430
12431                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_route_realm)
12432                         prog->dst_needed = 1;
12433                 if (insn->imm == BPF_FUNC_get_prandom_u32)
12434                         bpf_user_rnd_init_once();
12435                 if (insn->imm == BPF_FUNC_override_return)
12436                         prog->kprobe_override = 1;
12437                 if (insn->imm == BPF_FUNC_tail_call) {
12438                         /* If we tail call into other programs, we
12439                          * cannot make any assumptions since they can
12440                          * be replaced dynamically during runtime in
12441                          * the program array.
12442                          */
12443                         prog->cb_access = 1;
12444                         if (!allow_tail_call_in_subprogs(env))
12445                                 prog->aux->stack_depth = MAX_BPF_STACK;
12446                         prog->aux->max_pkt_offset = MAX_PACKET_OFF;
12447
12448                         /* mark bpf_tail_call as different opcode to avoid
12449                          * conditional branch in the interpeter for every normal
12450                          * call and to prevent accidental JITing by JIT compiler
12451                          * that doesn't support bpf_tail_call yet
12452                          */
12453                         insn->imm = 0;
12454                         insn->code = BPF_JMP | BPF_TAIL_CALL;
12455
12456                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12457                         if (env->bpf_capable && !expect_blinding &&
12458                             prog->jit_requested &&
12459                             !bpf_map_key_poisoned(aux) &&
12460                             !bpf_map_ptr_poisoned(aux) &&
12461                             !bpf_map_ptr_unpriv(aux)) {
12462                                 struct bpf_jit_poke_descriptor desc = {
12463                                         .reason = BPF_POKE_REASON_TAIL_CALL,
12464                                         .tail_call.map = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state),
12465                                         .tail_call.key = bpf_map_key_immediate(aux),
12466                                         .insn_idx = i + delta,
12467                                 };
12468
12469                                 ret = bpf_jit_add_poke_descriptor(prog, &desc);
12470                                 if (ret < 0) {
12471                                         verbose(env, "adding tail call poke descriptor failed\n");
12472                                         return ret;
12473                                 }
12474
12475                                 insn->imm = ret + 1;
12476                                 continue;
12477                         }
12478
12479                         if (!bpf_map_ptr_unpriv(aux))
12480                                 continue;
12481
12482                         /* instead of changing every JIT dealing with tail_call
12483                          * emit two extra insns:
12484                          * if (index >= max_entries) goto out;
12485                          * index &= array->index_mask;
12486                          * to avoid out-of-bounds cpu speculation
12487                          */
12488                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux)) {
12489                                 verbose(env, "tail_call abusing map_ptr\n");
12490                                 return -EINVAL;
12491                         }
12492
12493                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
12494                         insn_buf[0] = BPF_JMP_IMM(BPF_JGE, BPF_REG_3,
12495                                                   map_ptr->max_entries, 2);
12496                         insn_buf[1] = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_3,
12497                                                     container_of(map_ptr,
12498                                                                  struct bpf_array,
12499                                                                  map)->index_mask);
12500                         insn_buf[2] = *insn;
12501                         cnt = 3;
12502                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf, cnt);
12503                         if (!new_prog)
12504                                 return -ENOMEM;
12505
12506                         delta    += cnt - 1;
12507                         env->prog = prog = new_prog;
12508                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12509                         continue;
12510                 }
12511
12512                 /* BPF_EMIT_CALL() assumptions in some of the map_gen_lookup
12513                  * and other inlining handlers are currently limited to 64 bit
12514                  * only.
12515                  */
12516                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
12517                     (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem ||
12518                      insn->imm == BPF_FUNC_map_update_elem ||
12519                      insn->imm == BPF_FUNC_map_delete_elem ||
12520                      insn->imm == BPF_FUNC_map_push_elem   ||
12521                      insn->imm == BPF_FUNC_map_pop_elem    ||
12522                      insn->imm == BPF_FUNC_map_peek_elem   ||
12523                      insn->imm == BPF_FUNC_redirect_map)) {
12524                         aux = &env->insn_aux_data[i + delta];
12525                         if (bpf_map_ptr_poisoned(aux))
12526                                 goto patch_call_imm;
12527
12528                         map_ptr = BPF_MAP_PTR(aux->map_ptr_state);
12529                         ops = map_ptr->ops;
12530                         if (insn->imm == BPF_FUNC_map_lookup_elem &&
12531                             ops->map_gen_lookup) {
12532                                 cnt = ops->map_gen_lookup(map_ptr, insn_buf);
12533                                 if (cnt == -EOPNOTSUPP)
12534                                         goto patch_map_ops_generic;
12535                                 if (cnt <= 0 || cnt >= ARRAY_SIZE(insn_buf)) {
12536                                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12537                                         return -EINVAL;
12538                                 }
12539
12540                                 new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta,
12541                                                                insn_buf, cnt);
12542                                 if (!new_prog)
12543                                         return -ENOMEM;
12544
12545                                 delta    += cnt - 1;
12546                                 env->prog = prog = new_prog;
12547                                 insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12548                                 continue;
12549                         }
12550
12551                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_lookup_elem,
12552                                      (void *(*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
12553                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_delete_elem,
12554                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key))NULL));
12555                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_update_elem,
12556                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
12557                                               u64 flags))NULL));
12558                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_push_elem,
12559                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value,
12560                                               u64 flags))NULL));
12561                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_pop_elem,
12562                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
12563                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_peek_elem,
12564                                      (int (*)(struct bpf_map *map, void *value))NULL));
12565                         BUILD_BUG_ON(!__same_type(ops->map_redirect,
12566                                      (int (*)(struct bpf_map *map, u32 ifindex, u64 flags))NULL));
12567
12568 patch_map_ops_generic:
12569                         switch (insn->imm) {
12570                         case BPF_FUNC_map_lookup_elem:
12571                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_lookup_elem) -
12572                                             __bpf_call_base;
12573                                 continue;
12574                         case BPF_FUNC_map_update_elem:
12575                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_update_elem) -
12576                                             __bpf_call_base;
12577                                 continue;
12578                         case BPF_FUNC_map_delete_elem:
12579                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_delete_elem) -
12580                                             __bpf_call_base;
12581                                 continue;
12582                         case BPF_FUNC_map_push_elem:
12583                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_push_elem) -
12584                                             __bpf_call_base;
12585                                 continue;
12586                         case BPF_FUNC_map_pop_elem:
12587                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_pop_elem) -
12588                                             __bpf_call_base;
12589                                 continue;
12590                         case BPF_FUNC_map_peek_elem:
12591                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_peek_elem) -
12592                                             __bpf_call_base;
12593                                 continue;
12594                         case BPF_FUNC_redirect_map:
12595                                 insn->imm = BPF_CAST_CALL(ops->map_redirect) -
12596                                             __bpf_call_base;
12597                                 continue;
12598                         }
12599
12600                         goto patch_call_imm;
12601                 }
12602
12603                 /* Implement bpf_jiffies64 inline. */
12604                 if (prog->jit_requested && BITS_PER_LONG == 64 &&
12605                     insn->imm == BPF_FUNC_jiffies64) {
12606                         struct bpf_insn ld_jiffies_addr[2] = {
12607                                 BPF_LD_IMM64(BPF_REG_0,
12608                                              (unsigned long)&jiffies),
12609                         };
12610
12611                         insn_buf[0] = ld_jiffies_addr[0];
12612                         insn_buf[1] = ld_jiffies_addr[1];
12613                         insn_buf[2] = BPF_LDX_MEM(BPF_DW, BPF_REG_0,
12614                                                   BPF_REG_0, 0);
12615                         cnt = 3;
12616
12617                         new_prog = bpf_patch_insn_data(env, i + delta, insn_buf,
12618                                                        cnt);
12619                         if (!new_prog)
12620                                 return -ENOMEM;
12621
12622                         delta    += cnt - 1;
12623                         env->prog = prog = new_prog;
12624                         insn      = new_prog->insnsi + i + delta;
12625                         continue;
12626                 }
12627
12628 patch_call_imm:
12629                 fn = env->ops->get_func_proto(insn->imm, env->prog);
12630                 /* all functions that have prototype and verifier allowed
12631                  * programs to call them, must be real in-kernel functions
12632                  */
12633                 if (!fn->func) {
12634                         verbose(env,
12635                                 "kernel subsystem misconfigured func %s#%d\n",
12636                                 func_id_name(insn->imm), insn->imm);
12637                         return -EFAULT;
12638                 }
12639                 insn->imm = fn->func - __bpf_call_base;
12640         }
12641
12642         /* Since poke tab is now finalized, publish aux to tracker. */
12643         for (i = 0; i < prog->aux->size_poke_tab; i++) {
12644                 map_ptr = prog->aux->poke_tab[i].tail_call.map;
12645                 if (!map_ptr->ops->map_poke_track ||
12646                     !map_ptr->ops->map_poke_untrack ||
12647                     !map_ptr->ops->map_poke_run) {
12648                         verbose(env, "bpf verifier is misconfigured\n");
12649                         return -EINVAL;
12650                 }
12651
12652                 ret = map_ptr->ops->map_poke_track(map_ptr, prog->aux);
12653                 if (ret < 0) {
12654                         verbose(env, "tracking tail call prog failed\n");
12655                         return ret;
12656                 }
12657         }
12658
12659         sort_kfunc_descs_by_imm(env->prog);
12660
12661         return 0;
12662 }
12663
12664 static void free_states(struct bpf_verifier_env *env)
12665 {
12666         struct bpf_verifier_state_list *sl, *sln;
12667         int i;
12668
12669         sl = env->free_list;
12670         while (sl) {
12671                 sln = sl->next;
12672                 free_verifier_state(&sl->state, false);
12673                 kfree(sl);
12674                 sl = sln;
12675         }
12676         env->free_list = NULL;
12677
12678         if (!env->explored_states)
12679                 return;
12680
12681         for (i = 0; i < state_htab_size(env); i++) {
12682                 sl = env->explored_states[i];
12683
12684                 while (sl) {
12685                         sln = sl->next;
12686                         free_verifier_state(&sl->state, false);
12687                         kfree(sl);
12688                         sl = sln;
12689                 }
12690                 env->explored_states[i] = NULL;
12691         }
12692 }
12693
12694 /* The verifier is using insn_aux_data[] to store temporary data during
12695  * verification and to store information for passes that run after the
12696  * verification like dead code sanitization. do_check_common() for subprogram N
12697  * may analyze many other subprograms. sanitize_insn_aux_data() clears all
12698  * temporary data after do_check_common() finds that subprogram N cannot be
12699  * verified independently. pass_cnt counts the number of times
12700  * do_check_common() was run and insn->aux->seen tells the pass number
12701  * insn_aux_data was touched. These variables are compared to clear temporary
12702  * data from failed pass. For testing and experiments do_check_common() can be
12703  * run multiple times even when prior attempt to verify is unsuccessful.
12704  */
12705 static void sanitize_insn_aux_data(struct bpf_verifier_env *env)
12706 {
12707         struct bpf_insn *insn = env->prog->insnsi;
12708         struct bpf_insn_aux_data *aux;
12709         int i, class;
12710
12711         for (i = 0; i < env->prog->len; i++) {
12712                 class = BPF_CLASS(insn[i].code);
12713                 if (class != BPF_LDX && class != BPF_STX)
12714                         continue;
12715                 aux = &env->insn_aux_data[i];
12716                 if (aux->seen != env->pass_cnt)
12717                         continue;
12718                 memset(aux, 0, offsetof(typeof(*aux), orig_idx));
12719         }
12720 }
12721
12722 static int do_check_common(struct bpf_verifier_env *env, int subprog)
12723 {
12724         bool pop_log = !(env->log.level & BPF_LOG_LEVEL2);
12725         struct bpf_verifier_state *state;
12726         struct bpf_reg_state *regs;
12727         int ret, i;
12728
12729         env->prev_linfo = NULL;
12730         env->pass_cnt++;
12731
12732         state = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_state), GFP_KERNEL);
12733         if (!state)
12734                 return -ENOMEM;
12735         state->curframe = 0;
12736         state->speculative = false;
12737         state->branches = 1;
12738         state->frame[0] = kzalloc(sizeof(struct bpf_func_state), GFP_KERNEL);
12739         if (!state->frame[0]) {
12740                 kfree(state);
12741                 return -ENOMEM;
12742         }
12743         env->cur_state = state;
12744         init_func_state(env, state->frame[0],
12745                         BPF_MAIN_FUNC /* callsite */,
12746                         0 /* frameno */,
12747                         subprog);
12748
12749         regs = state->frame[state->curframe]->regs;
12750         if (subprog || env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
12751                 ret = btf_prepare_func_args(env, subprog, regs);
12752                 if (ret)
12753                         goto out;
12754                 for (i = BPF_REG_1; i <= BPF_REG_5; i++) {
12755                         if (regs[i].type == PTR_TO_CTX)
12756                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
12757                         else if (regs[i].type == SCALAR_VALUE)
12758                                 mark_reg_unknown(env, regs, i);
12759                         else if (regs[i].type == PTR_TO_MEM_OR_NULL) {
12760                                 const u32 mem_size = regs[i].mem_size;
12761
12762                                 mark_reg_known_zero(env, regs, i);
12763                                 regs[i].mem_size = mem_size;
12764                                 regs[i].id = ++env->id_gen;
12765                         }
12766                 }
12767         } else {
12768                 /* 1st arg to a function */
12769                 regs[BPF_REG_1].type = PTR_TO_CTX;
12770                 mark_reg_known_zero(env, regs, BPF_REG_1);
12771                 ret = btf_check_subprog_arg_match(env, subprog, regs);
12772                 if (ret == -EFAULT)
12773                         /* unlikely verifier bug. abort.
12774                          * ret == 0 and ret < 0 are sadly acceptable for
12775                          * main() function due to backward compatibility.
12776                          * Like socket filter program may be written as:
12777                          * int bpf_prog(struct pt_regs *ctx)
12778                          * and never dereference that ctx in the program.
12779                          * 'struct pt_regs' is a type mismatch for socket
12780                          * filter that should be using 'struct __sk_buff'.
12781                          */
12782                         goto out;
12783         }
12784
12785         ret = do_check(env);
12786 out:
12787         /* check for NULL is necessary, since cur_state can be freed inside
12788          * do_check() under memory pressure.
12789          */
12790         if (env->cur_state) {
12791                 free_verifier_state(env->cur_state, true);
12792                 env->cur_state = NULL;
12793         }
12794         while (!pop_stack(env, NULL, NULL, false));
12795         if (!ret && pop_log)
12796                 bpf_vlog_reset(&env->log, 0);
12797         free_states(env);
12798         if (ret)
12799                 /* clean aux data in case subprog was rejected */
12800                 sanitize_insn_aux_data(env);
12801         return ret;
12802 }
12803
12804 /* Verify all global functions in a BPF program one by one based on their BTF.
12805  * All global functions must pass verification. Otherwise the whole program is rejected.
12806  * Consider:
12807  * int bar(int);
12808  * int foo(int f)
12809  * {
12810  *    return bar(f);
12811  * }
12812  * int bar(int b)
12813  * {
12814  *    ...
12815  * }
12816  * foo() will be verified first for R1=any_scalar_value. During verification it
12817  * will be assumed that bar() already verified successfully and call to bar()
12818  * from foo() will be checked for type match only. Later bar() will be verified
12819  * independently to check that it's safe for R1=any_scalar_value.
12820  */
12821 static int do_check_subprogs(struct bpf_verifier_env *env)
12822 {
12823         struct bpf_prog_aux *aux = env->prog->aux;
12824         int i, ret;
12825
12826         if (!aux->func_info)
12827                 return 0;
12828
12829         for (i = 1; i < env->subprog_cnt; i++) {
12830                 if (aux->func_info_aux[i].linkage != BTF_FUNC_GLOBAL)
12831                         continue;
12832                 env->insn_idx = env->subprog_info[i].start;
12833                 WARN_ON_ONCE(env->insn_idx == 0);
12834                 ret = do_check_common(env, i);
12835                 if (ret) {
12836                         return ret;
12837                 } else if (env->log.level & BPF_LOG_LEVEL) {
12838                         verbose(env,
12839                                 "Func#%d is safe for any args that match its prototype\n",
12840                                 i);
12841                 }
12842         }
12843         return 0;
12844 }
12845
12846 static int do_check_main(struct bpf_verifier_env *env)
12847 {
12848         int ret;
12849
12850         env->insn_idx = 0;
12851         ret = do_check_common(env, 0);
12852         if (!ret)
12853                 env->prog->aux->stack_depth = env->subprog_info[0].stack_depth;
12854         return ret;
12855 }
12856
12857
12858 static void print_verification_stats(struct bpf_verifier_env *env)
12859 {
12860         int i;
12861
12862         if (env->log.level & BPF_LOG_STATS) {
12863                 verbose(env, "verification time %lld usec\n",
12864                         div_u64(env->verification_time, 1000));
12865                 verbose(env, "stack depth ");
12866                 for (i = 0; i < env->subprog_cnt; i++) {
12867                         u32 depth = env->subprog_info[i].stack_depth;
12868
12869                         verbose(env, "%d", depth);
12870                         if (i + 1 < env->subprog_cnt)
12871                                 verbose(env, "+");
12872                 }
12873                 verbose(env, "\n");
12874         }
12875         verbose(env, "processed %d insns (limit %d) max_states_per_insn %d "
12876                 "total_states %d peak_states %d mark_read %d\n",
12877                 env->insn_processed, BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS,
12878                 env->max_states_per_insn, env->total_states,
12879                 env->peak_states, env->longest_mark_read_walk);
12880 }
12881
12882 static int check_struct_ops_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
12883 {
12884         const struct btf_type *t, *func_proto;
12885         const struct bpf_struct_ops *st_ops;
12886         const struct btf_member *member;
12887         struct bpf_prog *prog = env->prog;
12888         u32 btf_id, member_idx;
12889         const char *mname;
12890
12891         if (!prog->gpl_compatible) {
12892                 verbose(env, "struct ops programs must have a GPL compatible license\n");
12893                 return -EINVAL;
12894         }
12895
12896         btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
12897         st_ops = bpf_struct_ops_find(btf_id);
12898         if (!st_ops) {
12899                 verbose(env, "attach_btf_id %u is not a supported struct\n",
12900                         btf_id);
12901                 return -ENOTSUPP;
12902         }
12903
12904         t = st_ops->type;
12905         member_idx = prog->expected_attach_type;
12906         if (member_idx >= btf_type_vlen(t)) {
12907                 verbose(env, "attach to invalid member idx %u of struct %s\n",
12908                         member_idx, st_ops->name);
12909                 return -EINVAL;
12910         }
12911
12912         member = &btf_type_member(t)[member_idx];
12913         mname = btf_name_by_offset(btf_vmlinux, member->name_off);
12914         func_proto = btf_type_resolve_func_ptr(btf_vmlinux, member->type,
12915                                                NULL);
12916         if (!func_proto) {
12917                 verbose(env, "attach to invalid member %s(@idx %u) of struct %s\n",
12918                         mname, member_idx, st_ops->name);
12919                 return -EINVAL;
12920         }
12921
12922         if (st_ops->check_member) {
12923                 int err = st_ops->check_member(t, member);
12924
12925                 if (err) {
12926                         verbose(env, "attach to unsupported member %s of struct %s\n",
12927                                 mname, st_ops->name);
12928                         return err;
12929                 }
12930         }
12931
12932         prog->aux->attach_func_proto = func_proto;
12933         prog->aux->attach_func_name = mname;
12934         env->ops = st_ops->verifier_ops;
12935
12936         return 0;
12937 }
12938 #define SECURITY_PREFIX "security_"
12939
12940 static int check_attach_modify_return(unsigned long addr, const char *func_name)
12941 {
12942         if (within_error_injection_list(addr) ||
12943             !strncmp(SECURITY_PREFIX, func_name, sizeof(SECURITY_PREFIX) - 1))
12944                 return 0;
12945
12946         return -EINVAL;
12947 }
12948
12949 /* list of non-sleepable functions that are otherwise on
12950  * ALLOW_ERROR_INJECTION list
12951  */
12952 BTF_SET_START(btf_non_sleepable_error_inject)
12953 /* Three functions below can be called from sleepable and non-sleepable context.
12954  * Assume non-sleepable from bpf safety point of view.
12955  */
12956 BTF_ID(func, __add_to_page_cache_locked)
12957 BTF_ID(func, should_fail_alloc_page)
12958 BTF_ID(func, should_failslab)
12959 BTF_SET_END(btf_non_sleepable_error_inject)
12960
12961 static int check_non_sleepable_error_inject(u32 btf_id)
12962 {
12963         return btf_id_set_contains(&btf_non_sleepable_error_inject, btf_id);
12964 }
12965
12966 int bpf_check_attach_target(struct bpf_verifier_log *log,
12967                             const struct bpf_prog *prog,
12968                             const struct bpf_prog *tgt_prog,
12969                             u32 btf_id,
12970                             struct bpf_attach_target_info *tgt_info)
12971 {
12972         bool prog_extension = prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT;
12973         const char prefix[] = "btf_trace_";
12974         int ret = 0, subprog = -1, i;
12975         const struct btf_type *t;
12976         bool conservative = true;
12977         const char *tname;
12978         struct btf *btf;
12979         long addr = 0;
12980
12981         if (!btf_id) {
12982                 bpf_log(log, "Tracing programs must provide btf_id\n");
12983                 return -EINVAL;
12984         }
12985         btf = tgt_prog ? tgt_prog->aux->btf : prog->aux->attach_btf;
12986         if (!btf) {
12987                 bpf_log(log,
12988                         "FENTRY/FEXIT program can only be attached to another program annotated with BTF\n");
12989                 return -EINVAL;
12990         }
12991         t = btf_type_by_id(btf, btf_id);
12992         if (!t) {
12993                 bpf_log(log, "attach_btf_id %u is invalid\n", btf_id);
12994                 return -EINVAL;
12995         }
12996         tname = btf_name_by_offset(btf, t->name_off);
12997         if (!tname) {
12998                 bpf_log(log, "attach_btf_id %u doesn't have a name\n", btf_id);
12999                 return -EINVAL;
13000         }
13001         if (tgt_prog) {
13002                 struct bpf_prog_aux *aux = tgt_prog->aux;
13003
13004                 for (i = 0; i < aux->func_info_cnt; i++)
13005                         if (aux->func_info[i].type_id == btf_id) {
13006                                 subprog = i;
13007                                 break;
13008                         }
13009                 if (subprog == -1) {
13010                         bpf_log(log, "Subprog %s doesn't exist\n", tname);
13011                         return -EINVAL;
13012                 }
13013                 conservative = aux->func_info_aux[subprog].unreliable;
13014                 if (prog_extension) {
13015                         if (conservative) {
13016                                 bpf_log(log,
13017                                         "Cannot replace static functions\n");
13018                                 return -EINVAL;
13019                         }
13020                         if (!prog->jit_requested) {
13021                                 bpf_log(log,
13022                                         "Extension programs should be JITed\n");
13023                                 return -EINVAL;
13024                         }
13025                 }
13026                 if (!tgt_prog->jited) {
13027                         bpf_log(log, "Can attach to only JITed progs\n");
13028                         return -EINVAL;
13029                 }
13030                 if (tgt_prog->type == prog->type) {
13031                         /* Cannot fentry/fexit another fentry/fexit program.
13032                          * Cannot attach program extension to another extension.
13033                          * It's ok to attach fentry/fexit to extension program.
13034                          */
13035                         bpf_log(log, "Cannot recursively attach\n");
13036                         return -EINVAL;
13037                 }
13038                 if (tgt_prog->type == BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13039                     prog_extension &&
13040                     (tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FENTRY ||
13041                      tgt_prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_FEXIT)) {
13042                         /* Program extensions can extend all program types
13043                          * except fentry/fexit. The reason is the following.
13044                          * The fentry/fexit programs are used for performance
13045                          * analysis, stats and can be attached to any program
13046                          * type except themselves. When extension program is
13047                          * replacing XDP function it is necessary to allow
13048                          * performance analysis of all functions. Both original
13049                          * XDP program and its program extension. Hence
13050                          * attaching fentry/fexit to BPF_PROG_TYPE_EXT is
13051                          * allowed. If extending of fentry/fexit was allowed it
13052                          * would be possible to create long call chain
13053                          * fentry->extension->fentry->extension beyond
13054                          * reasonable stack size. Hence extending fentry is not
13055                          * allowed.
13056                          */
13057                         bpf_log(log, "Cannot extend fentry/fexit\n");
13058                         return -EINVAL;
13059                 }
13060         } else {
13061                 if (prog_extension) {
13062                         bpf_log(log, "Cannot replace kernel functions\n");
13063                         return -EINVAL;
13064                 }
13065         }
13066
13067         switch (prog->expected_attach_type) {
13068         case BPF_TRACE_RAW_TP:
13069                 if (tgt_prog) {
13070                         bpf_log(log,
13071                                 "Only FENTRY/FEXIT progs are attachable to another BPF prog\n");
13072                         return -EINVAL;
13073                 }
13074                 if (!btf_type_is_typedef(t)) {
13075                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a typedef\n",
13076                                 btf_id);
13077                         return -EINVAL;
13078                 }
13079                 if (strncmp(prefix, tname, sizeof(prefix) - 1)) {
13080                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u points to wrong type name %s\n",
13081                                 btf_id, tname);
13082                         return -EINVAL;
13083                 }
13084                 tname += sizeof(prefix) - 1;
13085                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13086                 if (!btf_type_is_ptr(t))
13087                         /* should never happen in valid vmlinux build */
13088                         return -EINVAL;
13089                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13090                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13091                         /* should never happen in valid vmlinux build */
13092                         return -EINVAL;
13093
13094                 break;
13095         case BPF_TRACE_ITER:
13096                 if (!btf_type_is_func(t)) {
13097                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a function\n",
13098                                 btf_id);
13099                         return -EINVAL;
13100                 }
13101                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13102                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13103                         return -EINVAL;
13104                 ret = btf_distill_func_proto(log, btf, t, tname, &tgt_info->fmodel);
13105                 if (ret)
13106                         return ret;
13107                 break;
13108         default:
13109                 if (!prog_extension)
13110                         return -EINVAL;
13111                 fallthrough;
13112         case BPF_MODIFY_RETURN:
13113         case BPF_LSM_MAC:
13114         case BPF_TRACE_FENTRY:
13115         case BPF_TRACE_FEXIT:
13116                 if (!btf_type_is_func(t)) {
13117                         bpf_log(log, "attach_btf_id %u is not a function\n",
13118                                 btf_id);
13119                         return -EINVAL;
13120                 }
13121                 if (prog_extension &&
13122                     btf_check_type_match(log, prog, btf, t))
13123                         return -EINVAL;
13124                 t = btf_type_by_id(btf, t->type);
13125                 if (!btf_type_is_func_proto(t))
13126                         return -EINVAL;
13127
13128                 if ((prog->aux->saved_dst_prog_type || prog->aux->saved_dst_attach_type) &&
13129                     (!tgt_prog || prog->aux->saved_dst_prog_type != tgt_prog->type ||
13130                      prog->aux->saved_dst_attach_type != tgt_prog->expected_attach_type))
13131                         return -EINVAL;
13132
13133                 if (tgt_prog && conservative)
13134                         t = NULL;
13135
13136                 ret = btf_distill_func_proto(log, btf, t, tname, &tgt_info->fmodel);
13137                 if (ret < 0)
13138                         return ret;
13139
13140                 if (tgt_prog) {
13141                         if (subprog == 0)
13142                                 addr = (long) tgt_prog->bpf_func;
13143                         else
13144                                 addr = (long) tgt_prog->aux->func[subprog]->bpf_func;
13145                 } else {
13146                         addr = kallsyms_lookup_name(tname);
13147                         if (!addr) {
13148                                 bpf_log(log,
13149                                         "The address of function %s cannot be found\n",
13150                                         tname);
13151                                 return -ENOENT;
13152                         }
13153                 }
13154
13155                 if (prog->aux->sleepable) {
13156                         ret = -EINVAL;
13157                         switch (prog->type) {
13158                         case BPF_PROG_TYPE_TRACING:
13159                                 /* fentry/fexit/fmod_ret progs can be sleepable only if they are
13160                                  * attached to ALLOW_ERROR_INJECTION and are not in denylist.
13161                                  */
13162                                 if (!check_non_sleepable_error_inject(btf_id) &&
13163                                     within_error_injection_list(addr))
13164                                         ret = 0;
13165                                 break;
13166                         case BPF_PROG_TYPE_LSM:
13167                                 /* LSM progs check that they are attached to bpf_lsm_*() funcs.
13168                                  * Only some of them are sleepable.
13169                                  */
13170                                 if (bpf_lsm_is_sleepable_hook(btf_id))
13171                                         ret = 0;
13172                                 break;
13173                         default:
13174                                 break;
13175                         }
13176                         if (ret) {
13177                                 bpf_log(log, "%s is not sleepable\n", tname);
13178                                 return ret;
13179                         }
13180                 } else if (prog->expected_attach_type == BPF_MODIFY_RETURN) {
13181                         if (tgt_prog) {
13182                                 bpf_log(log, "can't modify return codes of BPF programs\n");
13183                                 return -EINVAL;
13184                         }
13185                         ret = check_attach_modify_return(addr, tname);
13186                         if (ret) {
13187                                 bpf_log(log, "%s() is not modifiable\n", tname);
13188                                 return ret;
13189                         }
13190                 }
13191
13192                 break;
13193         }
13194         tgt_info->tgt_addr = addr;
13195         tgt_info->tgt_name = tname;
13196         tgt_info->tgt_type = t;
13197         return 0;
13198 }
13199
13200 static int check_attach_btf_id(struct bpf_verifier_env *env)
13201 {
13202         struct bpf_prog *prog = env->prog;
13203         struct bpf_prog *tgt_prog = prog->aux->dst_prog;
13204         struct bpf_attach_target_info tgt_info = {};
13205         u32 btf_id = prog->aux->attach_btf_id;
13206         struct bpf_trampoline *tr;
13207         int ret;
13208         u64 key;
13209
13210         if (prog->aux->sleepable && prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13211             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM) {
13212                 verbose(env, "Only fentry/fexit/fmod_ret and lsm programs can be sleepable\n");
13213                 return -EINVAL;
13214         }
13215
13216         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS)
13217                 return check_struct_ops_btf_id(env);
13218
13219         if (prog->type != BPF_PROG_TYPE_TRACING &&
13220             prog->type != BPF_PROG_TYPE_LSM &&
13221             prog->type != BPF_PROG_TYPE_EXT)
13222                 return 0;
13223
13224         ret = bpf_check_attach_target(&env->log, prog, tgt_prog, btf_id, &tgt_info);
13225         if (ret)
13226                 return ret;
13227
13228         if (tgt_prog && prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT) {
13229                 /* to make freplace equivalent to their targets, they need to
13230                  * inherit env->ops and expected_attach_type for the rest of the
13231                  * verification
13232                  */
13233                 env->ops = bpf_verifier_ops[tgt_prog->type];
13234                 prog->expected_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
13235         }
13236
13237         /* store info about the attachment target that will be used later */
13238         prog->aux->attach_func_proto = tgt_info.tgt_type;
13239         prog->aux->attach_func_name = tgt_info.tgt_name;
13240
13241         if (tgt_prog) {
13242                 prog->aux->saved_dst_prog_type = tgt_prog->type;
13243                 prog->aux->saved_dst_attach_type = tgt_prog->expected_attach_type;
13244         }
13245
13246         if (prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_RAW_TP) {
13247                 prog->aux->attach_btf_trace = true;
13248                 return 0;
13249         } else if (prog->expected_attach_type == BPF_TRACE_ITER) {
13250                 if (!bpf_iter_prog_supported(prog))
13251                         return -EINVAL;
13252                 return 0;
13253         }
13254
13255         if (prog->type == BPF_PROG_TYPE_LSM) {
13256                 ret = bpf_lsm_verify_prog(&env->log, prog);
13257                 if (ret < 0)
13258                         return ret;
13259         }
13260
13261         key = bpf_trampoline_compute_key(tgt_prog, prog->aux->attach_btf, btf_id);
13262         tr = bpf_trampoline_get(key, &tgt_info);
13263         if (!tr)
13264                 return -ENOMEM;
13265
13266         prog->aux->dst_trampoline = tr;
13267         return 0;
13268 }
13269
13270 struct btf *bpf_get_btf_vmlinux(void)
13271 {
13272         if (!btf_vmlinux && IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_INFO_BTF)) {
13273                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
13274                 if (!btf_vmlinux)
13275                         btf_vmlinux = btf_parse_vmlinux();
13276                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
13277         }
13278         return btf_vmlinux;
13279 }
13280
13281 int bpf_check(struct bpf_prog **prog, union bpf_attr *attr,
13282               union bpf_attr __user *uattr)
13283 {
13284         u64 start_time = ktime_get_ns();
13285         struct bpf_verifier_env *env;
13286         struct bpf_verifier_log *log;
13287         int i, len, ret = -EINVAL;
13288         bool is_priv;
13289
13290         /* no program is valid */
13291         if (ARRAY_SIZE(bpf_verifier_ops) == 0)
13292                 return -EINVAL;
13293
13294         /* 'struct bpf_verifier_env' can be global, but since it's not small,
13295          * allocate/free it every time bpf_check() is called
13296          */
13297         env = kzalloc(sizeof(struct bpf_verifier_env), GFP_KERNEL);
13298         if (!env)
13299                 return -ENOMEM;
13300         log = &env->log;
13301
13302         len = (*prog)->len;
13303         env->insn_aux_data =
13304                 vzalloc(array_size(sizeof(struct bpf_insn_aux_data), len));
13305         ret = -ENOMEM;
13306         if (!env->insn_aux_data)
13307                 goto err_free_env;
13308         for (i = 0; i < len; i++)
13309                 env->insn_aux_data[i].orig_idx = i;
13310         env->prog = *prog;
13311         env->ops = bpf_verifier_ops[env->prog->type];
13312         is_priv = bpf_capable();
13313
13314         bpf_get_btf_vmlinux();
13315
13316         /* grab the mutex to protect few globals used by verifier */
13317         if (!is_priv)
13318                 mutex_lock(&bpf_verifier_lock);
13319
13320         if (attr->log_level || attr->log_buf || attr->log_size) {
13321                 /* user requested verbose verifier output
13322                  * and supplied buffer to store the verification trace
13323                  */
13324                 log->level = attr->log_level;
13325                 log->ubuf = (char __user *) (unsigned long) attr->log_buf;
13326                 log->len_total = attr->log_size;
13327
13328                 ret = -EINVAL;
13329                 /* log attributes have to be sane */
13330                 if (log->len_total < 128 || log->len_total > UINT_MAX >> 2 ||
13331                     !log->level || !log->ubuf || log->level & ~BPF_LOG_MASK)
13332                         goto err_unlock;
13333         }
13334
13335         if (IS_ERR(btf_vmlinux)) {
13336                 /* Either gcc or pahole or kernel are broken. */
13337                 verbose(env, "in-kernel BTF is malformed\n");
13338                 ret = PTR_ERR(btf_vmlinux);
13339                 goto skip_full_check;
13340         }
13341
13342         env->strict_alignment = !!(attr->prog_flags & BPF_F_STRICT_ALIGNMENT);
13343         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS))
13344                 env->strict_alignment = true;
13345         if (attr->prog_flags & BPF_F_ANY_ALIGNMENT)
13346                 env->strict_alignment = false;
13347
13348         env->allow_ptr_leaks = bpf_allow_ptr_leaks();
13349         env->allow_uninit_stack = bpf_allow_uninit_stack();
13350         env->allow_ptr_to_map_access = bpf_allow_ptr_to_map_access();
13351         env->bypass_spec_v1 = bpf_bypass_spec_v1();
13352         env->bypass_spec_v4 = bpf_bypass_spec_v4();
13353         env->bpf_capable = bpf_capable();
13354
13355         if (is_priv)
13356                 env->test_state_freq = attr->prog_flags & BPF_F_TEST_STATE_FREQ;
13357
13358         if (bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
13359                 ret = bpf_prog_offload_verifier_prep(env->prog);
13360                 if (ret)
13361                         goto skip_full_check;
13362         }
13363
13364         env->explored_states = kvcalloc(state_htab_size(env),
13365                                        sizeof(struct bpf_verifier_state_list *),
13366                                        GFP_USER);
13367         ret = -ENOMEM;
13368         if (!env->explored_states)
13369                 goto skip_full_check;
13370
13371         ret = add_subprog_and_kfunc(env);
13372         if (ret < 0)
13373                 goto skip_full_check;
13374
13375         ret = check_subprogs(env);
13376         if (ret < 0)
13377                 goto skip_full_check;
13378
13379         ret = check_btf_info(env, attr, uattr);
13380         if (ret < 0)
13381                 goto skip_full_check;
13382
13383         ret = check_attach_btf_id(env);
13384         if (ret)
13385                 goto skip_full_check;
13386
13387         ret = resolve_pseudo_ldimm64(env);
13388         if (ret < 0)
13389                 goto skip_full_check;
13390
13391         ret = check_cfg(env);
13392         if (ret < 0)
13393                 goto skip_full_check;
13394
13395         ret = do_check_subprogs(env);
13396         ret = ret ?: do_check_main(env);
13397
13398         if (ret == 0 && bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux))
13399                 ret = bpf_prog_offload_finalize(env);
13400
13401 skip_full_check:
13402         kvfree(env->explored_states);
13403
13404         if (ret == 0)
13405                 ret = check_max_stack_depth(env);
13406
13407         /* instruction rewrites happen after this point */
13408         if (is_priv) {
13409                 if (ret == 0)
13410                         opt_hard_wire_dead_code_branches(env);
13411                 if (ret == 0)
13412                         ret = opt_remove_dead_code(env);
13413                 if (ret == 0)
13414                         ret = opt_remove_nops(env);
13415         } else {
13416                 if (ret == 0)
13417                         sanitize_dead_code(env);
13418         }
13419
13420         if (ret == 0)
13421                 /* program is valid, convert *(u32*)(ctx + off) accesses */
13422                 ret = convert_ctx_accesses(env);
13423
13424         if (ret == 0)
13425                 ret = do_misc_fixups(env);
13426
13427         /* do 32-bit optimization after insn patching has done so those patched
13428          * insns could be handled correctly.
13429          */
13430         if (ret == 0 && !bpf_prog_is_dev_bound(env->prog->aux)) {
13431                 ret = opt_subreg_zext_lo32_rnd_hi32(env, attr);
13432                 env->prog->aux->verifier_zext = bpf_jit_needs_zext() ? !ret
13433                                                                      : false;
13434         }
13435
13436         if (ret == 0)
13437                 ret = fixup_call_args(env);
13438
13439         env->verification_time = ktime_get_ns() - start_time;
13440         print_verification_stats(env);
13441
13442         if (log->level && bpf_verifier_log_full(log))
13443                 ret = -ENOSPC;
13444         if (log->level && !log->ubuf) {
13445                 ret = -EFAULT;
13446                 goto err_release_maps;
13447         }
13448
13449         if (ret)
13450                 goto err_release_maps;
13451
13452         if (env->used_map_cnt) {
13453                 /* if program passed verifier, update used_maps in bpf_prog_info */
13454                 env->prog->aux->used_maps = kmalloc_array(env->used_map_cnt,
13455                                                           sizeof(env->used_maps[0]),
13456                                                           GFP_KERNEL);
13457
13458                 if (!env->prog->aux->used_maps) {
13459                         ret = -ENOMEM;
13460                         goto err_release_maps;
13461                 }
13462
13463                 memcpy(env->prog->aux->used_maps, env->used_maps,
13464                        sizeof(env->used_maps[0]) * env->used_map_cnt);
13465                 env->prog->aux->used_map_cnt = env->used_map_cnt;
13466         }
13467         if (env->used_btf_cnt) {
13468                 /* if program passed verifier, update used_btfs in bpf_prog_aux */
13469                 env->prog->aux->used_btfs = kmalloc_array(env->used_btf_cnt,
13470                                                           sizeof(env->used_btfs[0]),
13471                                                           GFP_KERNEL);
13472                 if (!env->prog->aux->used_btfs) {
13473                         ret = -ENOMEM;
13474                         goto err_release_maps;
13475                 }
13476
13477                 memcpy(env->prog->aux->used_btfs, env->used_btfs,
13478                        sizeof(env->used_btfs[0]) * env->used_btf_cnt);
13479                 env->prog->aux->used_btf_cnt = env->used_btf_cnt;
13480         }
13481         if (env->used_map_cnt || env->used_btf_cnt) {
13482                 /* program is valid. Convert pseudo bpf_ld_imm64 into generic
13483                  * bpf_ld_imm64 instructions
13484                  */
13485                 convert_pseudo_ld_imm64(env);
13486         }
13487
13488         adjust_btf_func(env);
13489
13490 err_release_maps:
13491         if (!env->prog->aux->used_maps)
13492                 /* if we didn't copy map pointers into bpf_prog_info, release
13493                  * them now. Otherwise free_used_maps() will release them.
13494                  */
13495                 release_maps(env);
13496         if (!env->prog->aux->used_btfs)
13497                 release_btfs(env);
13498
13499         /* extension progs temporarily inherit the attach_type of their targets
13500            for verification purposes, so set it back to zero before returning
13501          */
13502         if (env->prog->type == BPF_PROG_TYPE_EXT)
13503                 env->prog->expected_attach_type = 0;
13504
13505         *prog = env->prog;
13506 err_unlock:
13507         if (!is_priv)
13508                 mutex_unlock(&bpf_verifier_lock);
13509         vfree(env->insn_aux_data);
13510 err_free_env:
13511         kfree(env);
13512         return ret;
13513 }