Merge branch 'improvements-for-tracking-scalars-in-the-bpf-verifier'
authorAndrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Fri, 2 Feb 2024 21:22:15 +0000 (13:22 -0800)
committerAndrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Fri, 2 Feb 2024 21:22:15 +0000 (13:22 -0800)
Maxim Mikityanskiy says:

====================
Improvements for tracking scalars in the BPF verifier

From: Maxim Mikityanskiy <maxim@isovalent.com>

The goal of this series is to extend the verifier's capabilities of
tracking scalars when they are spilled to stack, especially when the
spill or fill is narrowing. It also contains a fix by Eduard for
infinite loop detection and a state pruning optimization by Eduard that
compensates for a verification complexity regression introduced by
tracking unbounded scalars. These improvements reduce the surface of
false rejections that I saw while working on Cilium codebase.

Patches 1-9 of the original series were previously applied in v2.

Patches 1-2 (Maxim): Support the case when boundary checks are first
performed after the register was spilled to the stack.

Patches 3-4 (Maxim): Support narrowing fills.

Patches 5-6 (Eduard): Optimization for state pruning in stacksafe() to
mitigate the verification complexity regression.

veristat -e file,prog,states -f '!states_diff<50' -f '!states_pct<10' -f '!states_a<10' -f '!states_b<10' -C ...

 * Without patch 5:

File                  Program   States (A)  States (B)  States    (DIFF)
--------------------  --------  ----------  ----------  ----------------
pyperf100.bpf.o       on_event        4878        6528   +1650 (+33.83%)
pyperf180.bpf.o       on_event        6936       11032   +4096 (+59.05%)
pyperf600.bpf.o       on_event       22271       39455  +17184 (+77.16%)
pyperf600_iter.bpf.o  on_event         400         490     +90 (+22.50%)
strobemeta.bpf.o      on_event        4895       14028  +9133 (+186.58%)

 * With patch 5:

File                     Program        States (A)  States (B)  States   (DIFF)
-----------------------  -------------  ----------  ----------  ---------------
bpf_xdp.o                tail_lb_ipv4         2770        2224   -546 (-19.71%)
pyperf100.bpf.o          on_event             4878        5848   +970 (+19.89%)
pyperf180.bpf.o          on_event             6936        8868  +1932 (+27.85%)
pyperf600.bpf.o          on_event            22271       29656  +7385 (+33.16%)
pyperf600_iter.bpf.o     on_event              400         450    +50 (+12.50%)
xdp_synproxy_kern.bpf.o  syncookie_tc          280         226    -54 (-19.29%)
xdp_synproxy_kern.bpf.o  syncookie_xdp         302         228    -74 (-24.50%)

v2 changes:

Fixed comments in patch 1, moved endianness checks to header files in
patch 12 where possible, added Eduard's ACKs.

v3 changes:

Maxim: Removed __is_scalar_unbounded altogether, addressed Andrii's
comments.

Eduard: Patch #5 (#14 in v2) changed significantly:
- Logical changes:
  - Handling of STACK_{MISC,ZERO} mix turned out to be incorrect:
    a mix of MISC and ZERO in old state is not equivalent to e.g.
    just MISC is current state, because verifier could have deduced
    zero scalars from ZERO slots in old state for some loads.
  - There is no reason to limit the change only to cases when
    old or current stack is a spill of unbounded scalar,
    it is valid to compare any 64-bit scalar spill with fake
    register impersonating MISC.
  - STACK_ZERO vs spilled zero case was dropped,
    after recent changes for zero handling by Andrii and Yonghong
    it is hard (impossible?) to conjure all ZERO slots for an spi.
    => the case does not make any difference in veristat results.
- Use global static variable for unbound_reg (Andrii)
- Code shuffling to remove duplication in stacksafe() (Andrii)
====================

Link: https://lore.kernel.org/r/20240127175237.526726-1-maxtram95@gmail.com
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>

Trivial merge